EarthCARE kartiert riesige Staubspuren in der Atmosphäre

Leipzig, 16.03.2026 – Moritz Haarig / Holger Baars

erste globale saisonale Aerosolstatistiken auf Basis von EarthCARE

 

 

Aerosolpartikel sind in der gesamten Erdatmosphäre weit verbreitet. Sie werden von Wüsten, Ozeanen, Vulkanen, Waldbränden und Vegetation emittiert oder durch anthropogene Prozesse wie Verbrennung und landwirtschaftliche Aktivitäten erzeugt.

EarthCARE, der Earth Cloud Aerosol and Radiation Explorer der ESA, gibt uns einen neuen Einblick in atmosphärische Aerosole, einschließlich ihres Vorkommens, ihrer Zusammensetzung und ihrer Transportwege.

 

Der am häufigsten auftretende Aerosoltyp ist Mineralstaub. Jedes Jahr gelangen mehrere hundert Millionen Tonnen dieses Materials aus den großen Wüsten der Welt in die Atmosphäre. Diese Mineralpartikel beeinflussen die Strahlungsbilanz der Erde, wechselwirken mit Wolken und Niederschlägen und liefern Nährstoffe für marine und terrestrische Ökosysteme.

Das wichtigste Instrument von EarthCARE für die Beobachtung von Aerosolen ist das Atmosphären-Lidar (ATLID), dass die charakteristischen optischen Eigenschaften von Aerosolen bei einer Wellenlänge von 355 nm misst. Damit können wir zwischen verschiedenen Arten von Partikeln wie Wüstenstaub, Meersalz, Luftverschmutzung und Rauch oder Mischungen davon unterscheiden – höhenaufgelöst von der Erdoberfläche bis zu 30 km.

„Nach eineinhalb Jahren EarthCARE-Beobachtungen haben wir die ersten globalen Aerosolstatistiken auf Basis von saisonalen Durchschnittswerten erstellt“, sagt Holger Baars vom Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS). „Es ist das erste Mal, dass die Partikeldepolarisation und das Lidar-Verhältnis im UV-Bereich direkt aus dem Weltraum mit hoher vertikaler Auflösung gemessen werden können.“

Das erste Bild zeigt die globale Verteilung von Wüstenstaub, gemessen mit ATLID im Sommer 2025. Deutlich zu erkennen ist der Staubgürtel der nördlichen Hemisphäre, dessen Hauptquellengebiete in der Sahara, auf der Arabischen Halbinsel sowie in West- und Zentralasien liegen.Die Karte zeigt auch typische Transportmuster: Von der Sahara aus verläuft der Weg über den Atlantik bis in die Karibik, während asiatischer Staub nach Süden und Osten in den Indischen Ozean und nach Ostasien geweht wird.

 

Globale Verteilung von Wüstenstaub, gemessen mit dem atmosphärischen Lidar (ATLID) von EarthCARE von Juni bis August 2025, basierend auf den EarthCARE-Produkten ATL_EBD_2A und ATL_TC__2A.
ATLID erkennt das Vorhandensein von Aerosolen mit einer Auflösung von etwa 1 km in horizontaler und 100 m in vertikaler Richtung. Für die globale Karte wurden alle Datenpunkte, die als Staub klassifiziert worden waren, gezählt und über den Beobachtungszeitraum von Juni bis August 2025 auf 1° × 1° große Längen- und Breitengrad-Gitterzellen verteilt. Die Farben geben die Anzahl der als Staub klassifizierten Datenpunkte in 1° × 1° Breiten-Längen-Gitterzellen an.
Quelle: Leonard König, TROPOS.

Mit ATLID lassen sich zwei charakteristische optische Eigenschaften von Staub beobachten – die Depolarisation der Partikel und das Lidar-Verhältnis. Die Depolarisation ist ein Maß für die Partikelform. Große, nicht kugelförmige Staubpartikel depolarisieren das linear polarisierte Laserlicht von ATLID stark, wenn es zum Instrument zurückgestreut wird. Im Gegensatz dazu bleibt der Polarisationszustand erhalten, wenn das Laserlicht von kleinen Tröpfchen gestreut wird, wie sie in Meeresgischt oder städtischer Luftverschmutzung vorkommen. Auf diese Weise lässt sich Wüstenstaub deutlich von anderen Aerosoltypen unterscheiden.

 

Das Lidar-Verhältnis oder das Verhältnis von Extinktion zu Rückstreuung beschreibt das Verhältnis zwischen der Lichtmenge, die durch Streuung und Absorption beim Durchgang durch eine Aerosolschicht verloren geht, und der Lichtmenge, die zum Instrument zurückgestreut wird. Daher ist das Lidar-Verhältnis ein Maß für die Absorptionseigenschaften der Partikel, obwohl auch die Partikelgröße und -form bei diesem Parameter eine Rolle spielen.

 

Die optischen Eigenschaften von Mineralstaub variieren je nach Herkunftsregion und verändern sich während des Transports. Im zweiten Bild ist das Lidar-Verhältnis über der Westsahara viel höher als über Asien, während die Depolarisation über der Arabischen Halbinsel im Vergleich zu anderen Regionen relativ gering ist. Solche Ergebnisse deuten auf unterschiedliche mineralogische Zusammensetzungen, Veränderungen der Partikelgröße und -form oder sogar auf eine Verunreinigung des Staubs mit anderen Luftschadstoffen hin.

 

Globale Verteilung der optischen Eigenschaften von Staub, gemessen mit ATLID im Sommer 2025, basierend auf den EarthCARE-Produkten ATL_EBD_2A und ATL_TC__2A. ATLID erkennt das Vorhandensein von Aerosolen mit einer Auflösung von etwa 1 km in horizontaler und 100 m in vertikaler Richtung. Die Farben zeigen das mittlere Depolarisationsverhältnis (links) und das Lidar-Verhältnis (rechts) bei 355 nm für alle 1° × 1° große Längen- und Breitengrad-Gitterzellen, die mehr als 3000 Staubdatenpunkte enthalten.
Quelle: Leonard König, TROPOS.

„Die neuen Beobachtungsmöglichkeiten von ATLID ermöglichen es uns, Aerosole aus dem Weltraum präzise zu typisieren und die Bandbreite der Eigenschaften zu untersuchen, die Mineralstaub haben kann“, fügt Moritz Haarig vom TROPOS hinzu.

„Diese Beobachtungen liefern ein klareres Bild der Beziehung zwischen regional variierender Staubmineralogie und seinen optischen Eigenschaften, die für die Bewertung der Auswirkungen von Staub auf den Strahlungshaushalt der Erde von entscheidender Bedeutung sind.“

Mit seinen einzigartigen Beobachtungen von Aerosol- und Wolkenprofilen und deren Fähigkeit, Strahlung einzufangen und zu reflektieren, will EarthCARE numerische Wettermodelle und Vorhersagen zum zukünftigen Klima verbessern.

„Die ersten globalen Karten zur Depolarisation und zum Lidar-Verhältnis, die mit EarthCARE beobachtet wurden, sind für uns ein bedeutender Fortschritt“, sagt Holger Baars.

„Die Karten werden uns helfen, neue Erkenntnisse über die optischen und mikrophysikalischen Eigenschaften von Staub zu gewinnen. Dies wird auch unser Verständnis der komplexen Wechselwirkungen zwischen Aerosolen und Wolken verbessern und eine der größten Unsicherheitsquellen bei Vorhersagen zum zukünftigen Klima verringern.“

 

Das ATLID-Team des EarthCARE Data, Innovation and Science Cluster (DISC) des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS)

 

ESA picture of the day:

https://earth.esa.int/eogateway/gallery/earthcare-shows-the-distribution-of-mineral-dust-in-the-atmosphere

EarthCARE maps vast atmospheric dust trails, ESA, 11 Mar 2026
https://earth.esa.int/eogateway/success-story/earthcare-maps-vast-atmospheric-dust-trails

EartCARE mission:

https://earth.esa.int/eogateway/missions/earthcare