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Phänomene in der Atmosphäre

26.09.2017

Flüssige oder feste Partikel ganz unterschiedlicher Grösse, Form und Zusammensetzung nennt man Aerosole. Sie sind die Gegenspieler der Treibhausgase, da sie die bodennahen Luftschichten vorwiegend abkühlen. Sie entstehen wie Treibhausgase durch natürliche Vorgänge, z. B. bei Vulkanausbrüchen und Wüstenstürmen, und durch menschliche Aktivitäten, z. B. bei der Verbrennung von fossilem Brennstoff. Aerosole können Russ- oder Salzpartikel, Staub, Mineralpartikel, Dunst, chemische Substanzen wie Sulfate, kohlenstoffhaltige Partikel oder biologische Partikel wie Bakterien und Pollen sein.

Aerosolverteilung: Staub: orange/rot, Meersalz: blau, kohlenstoffhaltige Partikel: grün, Sulfat: weiss © Quelle: NASA
Aerosolverteilung: Staub: orange/rot, Meersalz: blau, kohlenstoffhaltige Partikel: grün, Sulfat: weiss © Quelle: NASA

Weil die Aerosole die Sonneneinstrahlung hauptsächlich reflektieren und die Wärmestrahlung absorbieren, und als Kondensationskeime die Bildung von Wolken und Niederschlag beeinflussen, ist der Effekt auf das tägliche Wetter und das langfristige Klima enorm wichtig. Nebst dem Einfluss in der Atmosphäre können Aerosole auch das Reflexionsvermögen des Erdbodens beeinflussen. So setzen sich z. B. aus Verbrennungsprozessen stammende Kohlenstoffpartikel auf Schnee- und Eisoberflächen ab, absorbieren dort Sonnenlicht, erwärmen sich und führen dadurch zu einem Abschmelzen. Ohne diesen Prozess hätte der Boden ein geringeres Reflexionsvermögen. Wir ahnen also, dass es sich bei diesen Prozessen um sehr komplizierte Systeme handelt. So erstaunt es nicht, dass der wissenschaftliche Kenntnisstand über Aerosole und ihre klimatischen Wirkungen in mancher Hinsicht noch gering ist.

Wenden wir uns dem Saharastaub zu, von dem wir in Europa bei starken Südstürmen vor allem im Frühling und Herbst betroffen sind.

Saharastaub

Mehrmals pro Jahr wird aus den Wüstengebieten Nordafrikas und Arabiens mit einer starken südlichen Höhenströmung Staub in die Alpen verfrachtet. Wenn die Staubkonzentration in der Luft so gross ist, dass sie den Himmel abdunkelt und rötlich oder gelblich färbt, spricht man von „Götterdämmerung“. Am 21.02.2004 war so ein Tag, die Strassenbeleuchtung erlosch nicht. Hunderte von Anrufen gingen bei den Sicherheitsverantworlichen ein; Grund der Aufregung waren Staubteilchen verursacht durch den Saharastaub.

Satellitenbild einer gewaltigen Staubwolke aus der Sahara, 25. September 2008 © earthobservatory.nasa.org
Satellitenbild einer gewaltigen Staubwolke aus der Sahara, 25. September 2008 © earthobservatory.nasa.org

Woher kommt der Staub?

In den Wüstengebieten Nordafrikas und Arabiens und teilweise auch aus trockenen Gebieten Spaniens gelangen bei starkem Wind und grosser Turbulenz Partikel einige Kilometer in die Atmosphäre. Partikel grösser als 5/1000 mm fallen rasch aus, die kleinen, die kleiner als 5 Micrometer oder 5/1000 mm und damit kleiner als Wolkentröpfchen sind, bleiben in der Atmosphäre und werden über weite Strecken mit der atmosphärischen Strömung transportiert, z. B. mit dem Scirocco über das Mittelmeer in die Alpen.

Saharastaub über Kufstein/Tirol am 22.2.2004 © Henryart, CC BY-SA 3.0
Saharastaub über Kufstein/Tirol am 22.2.2004 © Henryart, CC BY-SA 3.0

Der rote Wüstensand aus der Sahara bahnt sich nicht nur seinen Weg nach Europa. Wie eine US-Studie zeigt, sorgen Partikel aus der Taklamakan und der Sahara, die mit ostwärts um die Erde ziehenden Luftströmungen die Sierra Nevada erreichen, für ergiebige Niederschläge.


«Carasc», die Tibetische Hängebrücke im Tessin

19.09.2017

Wenig Anstrengung und viel Erlebnis verspricht die einfache Rundwanderung am Monte Carasso, dem Hausberg von Bellinzona. Die von der Curzùtt-S. Barnàrd-Stifftung gebaute Hängebrücke ist 270 m lang und wiegt 50 Tonnen. Dabei hängt sie 14 Meter durch, was zu einer Steigung von 24 Prozent an ihren Enden führt. Sie vermittelt Blicke in die Sementina Schlucht und Kribbelgefühle im Bauch.

Tibetische Hängebrücke am Monte Carasso bei Bellinzona © Ticino Tourismus
Tibetische Hängebrücke am Monte Carasso bei Bellinzona © Ticino Tourismus

Die Brücke ist mit der Seilbahn erreichbar, welche von Monte Carasso nach Curzùtt fährt. Curzùtt ist ein antikes und charakteristisches Hügeldorf. Es ist für seine aufwendig restaurierte, historische Baustruktur bekannt. Die alte Siedlung beweist, dass die Menschen früher die höheren Lagen zur Mogadinoebene bevorzugten. Der Ausflug führt weiter zur kleinen romanischen Kirche San Bernardo mit ihren wertvollen Fresken aus dem 14. und 15. Jahrhundert. Heute wirkt sie einsam, früher war sie fester Bestandteil des Alltagslebens der Siedlung Curzútt.

1. Von Curzùtt (Monte Carasso) Rundwanderung zur Hängebrücke. 2. Wanderung von Monte Carasso Endstation Mornera nach Capanna Albagno, Alpe Arami, Bedretto zurück nach Bellinzona
1. Von Curzùtt (Monte Carasso) Rundwanderung zur Hängebrücke. 2. Wanderung von Monte Carasso Endstation Mornera nach Capanna Albagno, Alpe Arami, Bedretto zurück nach Bellinzona
2 Rundwanderungen vom Monte Carasso aus.
2 Rundwanderungen vom Monte Carasso aus.

Geologie

Auch in Punkto Geologie ist das Bellinzonese eine interessante Sache. Vom Monte Carasso geniesst man einen uneingeschränkten Ausblick auf die Südalpen und auf die Magadino-Ebene, wo man den Verlauf der Insubrischen Linie weiss. Es ist eine scharfe Trennlinie zwischen der schwach metamorphen afrikanischen Kruste der Südalpen und der stark metamorphen europäischen Kruste der Alpen. Diese strukturelle Trennlinie, bzw. tektonische Störzone ist besonders im Tessin „gut sichtbar“, nämlich durch das steile Abfallen der Gesteinsschichten am nördlichen Rand der Magadino-Ebene, während die Gesteinsschichten der Berge im Süden flach einfallen.

Penninische Decken Tessin, Insubrische Linie und Südalpen
Penninische Decken Tessin, Insubrische Linie und Südalpen

Die Rundwanderung am Monte Carasso liegt in den Tessiner Gneisen. Es sind stark metamorphe Gesteinspakete der Penninischen Wurzelzone, d. h. Material des europäischen Kontinentalrandes. Wandert man von Mornera der Endstation der Seilbahn Monte Carasso Richtung Norden kann man bei Alpe Arami im Bedretto Tal Aufschlüsse von Eklogiten und Peridotiten, eingebettet in Gneisschichten, finden.

Granat Eklogit © Public Domain
<Granat Eklogit © Public Domain

Diese Gesteine stellen Hochdruckmetamorphe Ultramafitite aus der Tethys dar. Es sind Zeugen einer sehr komplizierten Entstehungsgeschichte sowohl petrologisch wie tektonisch. Man nimmt für die Entstehung dieser Gesteine Tiefen von mehr als 400 km an.

Eine zweitägige Geologie-Wanderung ist von Bellinzona aus möglich:
→ Mit der Seilbahn Monte Carasso zur Endstation Mornera (1346 m)
→ Wandern zur Capanna Albagno (1867 m) mit Übernachtung. Sehr schöne Aufsicht auch auf die Insubrische Linie!
→ Am nächsten Tag ca. 3 km bis zur Alpe Arami mit den Eklogit-Peridotit-Aufschlüssen. Weiter talwärts nach Bedretto und mit dem Bergtaxi zurück zum Bahnhof Bellinzona.

Viel Vergnügen!

Curzútt und die tibetische Brücke „Carasc“
Ponte tibetano „Carasc“
Ticino Ausflüge


Wie entsteht ein Wirbelsturm?

12.09.2017

Unter Wirbelsturm versteht man sturmartige oder orkanartige Windsysteme mit einer vertikalen, bzw. senkrechten Drehachse. Ausser dieser Gemeinsamkeit unterscheiden sich die Systeme in ihrer Entstehung, Struktur und Grösse. Eine genaue Unterscheidung ist deshalb wichtig.

So unterscheidet man:

Hurrikan "Irma" während der Phase der Spitzenintensität: "Irma" hat einen Durchmesser von 600 Kilometern.  © MODIS image captured by NASA’s Aqua satellite - EOSDIS Worldview, gemeinfrei
Hurrikan „Irma“ während der Phase der Spitzenintensität: „Irma“ hat einen Durchmesser von 600 Kilometern.  © MODIS image captured by NASA’s Aqua satellite – EOSDIS Worldview, gemeinfrei

Wie steht es um den Hurrikan „Irma“, der zur Zeit Schlagzeilen macht?

Im Atlantik sind die Bedingungen für die Entstehung tropischer Wirbelstürme besonders günstig.

Hurrikan "Irma": der Weg von den Kapverdischen Inseln nach Westen © gemeinfrei
Hurrikan „Irma“: der Weg von den Kapverdischen Inseln nach Westen © gemeinfrei
Die Verlaufsbahnen der tropischen Wirbelstürme von 1985 bis 2005 © Hintergrund: NASA, created using jdorje/Tracks by Nilfanion on 2006-08-05, gemeinfrei
Die Verlaufsbahnen der tropischen Wirbelstürme von 1985 bis 2005 © Hintergrund: NASA, created using jdorje/Tracks by Nilfanion on 2006-08-05, gemeinfrei

Der Kapverde-Typ-Hurrikan, zu dem „Irma“ gehört, entwickelt sich aus tropischen Wellen, die sich durch Instabilitäten im «African Easterly Jet» bilden. Diese Wellen ziehen dann, aufgrund der Passatwinde, westwärts auf den offenen Atlantik und entwickeln sich, bei guten Umgebungsbedingungen, nahe der Kapverde-Inseln in tropische Wirbelstürme. Generell bilden sich Stürme in den Monaten August und September.

Was ist ein «African Easterly Jet»?

Es ist ein Bereich der unteren Troposphäre über Westafrika, wo die saisonale mittlere Windgeschwindigkeit bei östlicher Richtung maximal ist. Sie bilden sich aufgrund eines Temperaturkontrastes zwischen der Sahara und dem Golf von Guinea. Es herrschen maximale Windgeschwindigkeiten in 3 Kilometer Höhe nördlich des Monsuntrogs. Der Jet bewegt sich im Januar nordwärts und erreicht im August seine nördlichste Position mit den stärksten Windgeschwindigkeiten im September, wenn er wieder Richtung Süden wandert. In diesem System bilden sich zusammen mit Konvektionszellen tropische Wellen. Daraus können tropische Zyklone entstehen.

Wie eine Zyklone entsteht, wird in der Grafik gezeigt.

Schematischer Aufbau eines tropischen Wirbelsturms © gemeinfrei
Schematischer Aufbau eines tropischen Wirbelsturms © gemeinfrei

Wenn im Spätsommer und Herbst grosse Wassermengen verdunsten, steigen diese mit der warmen Luft auf und beginnen wegen der Corioliskraft zu drehen. Ein Wirbel entsteht mit einem „Auge“ in der Mitte, wo sich eine wind- und niederschlagsfreie Zone befindet. Direkt um das Auge liegt die Augenwand (Eyewall ), die aus sich hoch auftürmenden Wolken besteht und in der im Allgemeinen die höchsten Windgeschwindigkeiten auftreten. Die Windrichtung in der Eyewall wird durch die Zentrifugalkraft beeinflusst (Gradientwind). In starken Hurrikanen können sich mehrere Eyewalls ausbilden. Wie im Beispiel „Irma“ kann eine äussere Eyewall die Innere ersetzen. Man spricht dann von einer zyklischen Eyewall-Neubildung (eyewall replacement cycle).

Der Hurrikan Irma


Die UNESCO Weltnaturerbe – sind sie wirklich geschützt?

05.09.2017

1972 beschloss die Weltstaatengemeinschaft Kulturdenkmäler, wie die Lagunen von Venedig, die Tempel von Abu Simbel und Naturschöpfungen wie den Grand Canyon oder die Everglades, um je 2 der unterdessen 832 Weltkultur- und 206 Weltnaturerbe zu nennen, für die Menschheit zu bewahren.

Den Anstoss zur Schaffung einer Welterbe-Konvention war der  Bau des Assuan-Staudamms am Nil, der die Felsentempel von Abu Simbel und den Tempelkomplex auf der Nilinsel Philae in Oberägypten zum Verschwinden brachte.

Dazu wurde die Welterbe-Konvention geschaffen. Unterdessen musste man merken, dass die pauschalen Formulierungen vor Schaden nicht schützen!

Everglades Schwemmland beo Sonnenuntergang © nationalparks.org
Everglades Schwemmland bei Sonnenuntergang © nationalparks.org

Der Everglades-Nationalpark in Florida macht etwa 20 % des tropischen Everglades Marschlands aus und ist ein exemplarisches Beispiel für die Bedrohung, die trotz Schutz besteht.

So steht denn der Park seit 1993 auf der roten Liste der gefährdeten Welterbe, da die Bedrohung durch zunehmende Umweltverschmutzung durch Düngemittel und Quecksilber und Eingriffe in den Wasserhaushalt, d. h. Trockenlegung der Everglades ausserhalb des Parks, anhalten.

Grand Canyon: Blick vom Cape Solitude nach Norden © Tenji CC BY-SA 3.0
Grand Canyon: Blick vom Cape Solitude nach Norden © Tenji CC BY-SA 3.0

Ein weiteres Beispiel ist der Grand Canyon mit dem Colorado Fluss, der durchschnittlich 100 m breit ist, während gegenüber­liegende Randplateaus mehr als 20 km weit auseinander liegen können.

Hier liegt die Bedrohung im steigenden Massentourismus und den dutzend Dämmen, die dem wilden Treiben des Colorado ein Ende gesetzt haben. Als Folge davon sind grosse Teile des Ufers vertrocknet und die aquatische Lebensgemeinschaft hat sich eutrophiert und ist verarmt. Dies bewog denn seit einigen Jahren die lokalen Behörden die Schleusen des Glen Canyon Damms in unregelmässigen Abständen zu öffnen. Tosende Wassermassen schiessen dann innerhalb kürzester Zeit in den Grand Canyon. Dieses Vorgehen ist sehr umstritten. Die seltenen, dafür aber massiven Flutungen werden einem Wechsel eines natürlichen Flusses kaum gerecht. Der Effekt schlagartiger Flutungen könnte sich auf die über Jahrzehnte geschwächten Ökosysteme noch negativer auswirken. Um eine nachhaltige Verbesserung der Situation zu erreichen, sollten die Bemühungen dahingehen, statt vereinzelter und medienwirksamer Flutungen ein möglichst naturnahes Flussmanagement für den Colorado anzustreben.

Das erste Weltnaturerbe der Schweiz wurde 2001 mit der Region Schweizer Alpen Jungfrau-Aletsch ernannt. Es folgten Monte San Giorgio und die Tektonikarena Sardona. Auch wir sind aufgefordert unser Erbe zu schonen und Ansprüche zu Gunsten der Natur zurück zu stecken!

v.l.n.r.: Eiger (3,970 m), Mönch (4,107 m), Jungfrau (4,158 m, vom Männlichen (2,342 m) aus gesehen © Steinmann, gemeinfrei
v.l.n.r.: Eiger (3,970 m), Mönch (4,107 m), Jungfrau (4,158 m, vom Männlichen (2,342 m) aus gesehen © Steinmann, gemeinfrei