Leipzig, 24.02.2021
Hier erklären wir dieses optische Phänomen.
Leipzig. Über den Saharastaub, der aktuell auch über Mitteldeutschland hinweg zieht, wird gerade viel in den Medien berichtet. Darunter findet sich oft die Behauptung, der Staub würde für besonders kräftige, rote Sonnenuntergänge sorgen. Das Gegenteil ist jedoch der Fall: Je mehr Staub in der Atmosphäre ist, umso mehr werden farbige Lichtanteile herausgefiltert. Übrig bleibt eine besonders blasse, weiße Sonne. Hier erklären wir dieses optische Phänomen.
Dr. Ulla Wandinger vom TROPOS lehrt seit über 20 Jahren Streutheorie und Atmosphärische Optik an der Universität Leipzig. Die Ursachen erklärt sie so: „Dass Saharastaub spektakuläre, farbige Sonnenauf- und -untergänge verursacht, ist ein weit verbreiteter Irrtum. Dafür sind die Staubpartikel schlicht zu groß. Mit einigen Mikrometern Durchmesser entsprechen sie etwa der Größe feiner Nebeltröpfchen. Wie diese streuen sie alle Farben gleich stark. Wenn das Sonnenlicht lange Wege durch die hochreichenden Staubschichten zurücklegt, entsteht wie im Nebel ein weißliches Licht. Auch die Sonne selbst ist beim Auf- und Untergang eher blass, weil aus ihrem Spektrum keine Farbe bevorzugt gestreut wird.
Farbige Sonnenuntergänge entstehen durch Streuung an Luftmolekülen und sehr kleinen Aerosolpartikeln, die beispielsweise aus Verkehrs- und Industrieabgasen entstehen und zehn- bis hundertmal kleiner sind als die Saharastaubkörnchen. Moleküle und kleine Partikel streuen blaues Licht sehr viel stärker als gelbes und rotes Licht. Das gestreute Licht, das wir als Himmelslicht sehen, erscheint blau. Das direkte Sonnenlicht verliert immer mehr Blauanteile, je länger die Strahlwege durch die Atmosphäre sind. Dadurch erscheint die Sonne am Horizont rot. Wolken und andere Objekte, die von der tief stehenden Sonne angestrahlt werden, leuchten dann ebenfalls rot.
Die Erscheinung des Sonnenauf- und -untergangs und die Farbvielfalt hängen aktuell immer davon ab, welche Art von Partikeln und Wolken sich gleichzeitig in der Atmosphäre befinden und wie sie sich in verschiedenen Höhenschichten verteilen. Oft überlagern sich die Farben verschiedener Streuprozesse, auch Absorption spielt eine Rolle. Spektakuläre Sonnenuntergänge können so beispielsweise durch Aerosolschichten in der Stratosphäre verursacht werden, die von Vulkanausbrüchen oder großen Waldbränden eingetragen werden. Wenn diese Schichten von der unter dem Horizont stehenden Sonne beleuchtet werden, vermischen sich rotes und blaues Streulicht zu faszinierenden Purpurfarben.“
Das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) in Leipzig untersucht den Einfluss von Staub auf die Atmosphäre seit seiner Gründung 1992. Seit über 25 Jahren finden dazu Laser-Messungen mit Lidar-Geräten weltweit statt. Diese „Lichtradare“ können die Menge und Höhe des Staubs in der Atmosphäre durch das zurückgestreute Licht messen. Im Laufe der Jahre wurden Methoden weiterentwickelt, um die Art der Partikel zu bestimmen. So kann zum Beispiel anhand der Polarisation des reflektierten Lichts festgestellt werden, ob Mineralstaub oder Rauch in der Luft schwebt. TROPOS koordiniert ein Netzwerk von Lidar-Geräten an verschiedenen Standorten. So messen PollyNet-Stationen außer in Deutschland auch in Finnland, Griechenland, Polen, Portugal, Südkorea, Tadschikistan und Zypern kontinuierlich per Laser den Staub in der Atmosphäre. Weitere Stationen sind in u.a. auf den Kapverdischen Inseln vorgesehen. Dazu kommen Kampagnenmessungen u.a. in Chile oder der Arktis. TROPOS ist so zusammen mit seinen Partnern in der Lage, Extremereignisse wie Saharastaubtransport, Ausbreitung von Waldbrandaerosol oder Vulkanasche zu erfassen. Die Messungen sind Teil der Europäischen Forschungsinfrastruktur für Aerosol, Wolken und Spurengase (ACTRIS). Durch die Kooperation vieler Forschungseinrichtungen in Europa werden künftig bessere Vorhersagen sowohl für die Luftqualität als auch für Wetter und Klima möglich. Tilo Arnhold
Medienkontakte:
Dr. Ulla Wandinger
Wissenschaftlerin, Arbeitsgruppe Bodengebundene Fernerkundung
& Koordinatorin des deutschen Beitrags zu ACTRIS
Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS)
Tel.: +49 341 2717- 7082
https://www.tropos.de/institut/ueber-uns/mitarbeitende/ulla-wandinger
und
Prof. Dr. Ina Tegen
Abteilungsleiterin, Abteilung Modellierung der Atmosphäre,
Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS)
Tel.: +49 341 2717-7416
https://www.tropos.de/institut/ueber-uns/mitarbeitende/ina-tegen
oder
Tilo Arnhold
TROPOS-Öffentlichkeitsarbeit
Tel.: +49-341-2717-7189
https://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen
Aktuelle Messwerte:
Messungen von Lidar und Wolkenradar am TROPOS
https://www.tropos.de/entdecken/atmosphaerische-messdaten/lidar-und-wolkenradar
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http://polly.tropos.de/calendar/location/1
Weitere Informationen:
Blutregen am Schalttag über Leipzig - Reste des großen Saharasandsturms ziehen über Deutschland (Pressemitteilung, 29.02.2020)
https://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/details/blutregen-am-schalttag-ueber-leipzig
Hitzewelle bringt Temperaturrekorde und Saharastaub (Kurzmeldung, 26.06. 2019)
https://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/kurzmitteilungen/hitzewelle-bringt-temperaturrekorde-und-saharastaub
Gut zu Wissen: Staub im Fokus
https://www.tropos.de/entdecken/gut-zu-wissen/staub-im-fokus
Modellierung des Transports von Saharastaub
https://www.tropos.de/institut/abteilungen/modellierung-atmosphaerischer-prozesse/transportprozesse/transport-von-saharastaub
Natürliche und anthropogene Staubquellen im Erdsystem
https://www.tropos.de/institut/abteilungen/modellierung-atmosphaerischer-prozesse/transportprozesse/staubquellen
Europäischen Forschungsinfrastruktur für Aerosol, Wolken und Spurengase (ACTRIS)
https://www.actris.eu/
Das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft, die 96 selbständige Forschungseinrichtungen verbindet. Ihre Ausrichtung reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute widmen sich gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch relevanten Fragen.
Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Forschung, auch in den übergreifenden Leibniz-Forschungsverbünden, sind oder unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten forschungsbasierte Dienstleistungen an. Die Leibniz-Gemeinschaft setzt Schwerpunkte im Wissenstransfer, vor allem mit den Leibniz-Forschungsmuseen. Sie berät und informiert Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit.
Leibniz-Einrichtungen pflegen enge Kooperationen mit den Hochschulen - u.a. in Form der Leibniz-WissenschaftsCampi, mit der Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Sie unterliegen einem transparenten und unabhängigen Begutachtungsverfahren. Aufgrund ihrer gesamtstaatlichen Bedeutung fördern Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 20.000 Personen, darunter 10.000 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.
Der Gesamtetat der Institute liegt bei mehr als 1,9 Milliarden Euro. Finanziert werden sie von Bund und Ländern gemeinsam. Die Grundfinanzierung des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS) wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und dem Sächsischen Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst (SMWK) getragen. Das Institut wird mitfinanziert aus Steuermitteln auf Grundlage des vom Sächsischen Landtag beschlossenen Haushaltes.
http://www.leibniz-gemeinschaft.de
https://www.bmbf.de/
https://www.smwk.sachsen.de/
Sonnenuntergang am 23.2.2020 bei Leipzig ohne Abendrot. Der Saharastaub sorgte dafür, dass die Sonne eher blass unterging. Der Farbverlauf von weiß nach gelb deutet darauf hin, dass sich in der untersten Luftschicht Saharastaub mit kleineren Partikeln aus der Luftverschmutzung mischt. Foto: Tilo Arnhold, TROPOS