M6 Windtransport- und Dünensysteme

Thema

Äolischer Sedimenttransport bezeichnet die Bewegung von Sand-, Schluff- und Staubpartikeln durch den Wind über Flächen mit geringer oder keiner Vegetation, wie Wüsten, Strände, unbewachsene Felder und Tundren.

Die Saltation ist der dominierende Mechanismus der Sandbewegung: Sobald die auf die Oberfläche wirkende Scherspannung den Shields-Schwellenwert für äolische Bedingungen überschreitet, werden die Körner vom Wind angehoben. Anschließend folgen sie ballistischen Flugbahnen von nur etwa 10 bis 100 Zentimetern Höhe und 30 bis 100 Zentimetern Länge, bis sie wieder zu Boden fallen. Genau dieser Aufprall beim Fallen bewirkt die Mobilisierung benachbarter Körner – den sogenannten Entstehungsprozess. Kriechen hingegen ist die Bewegung von Körnern, die zu schwer zum Springen sind und stattdessen durch den wiederholten Aufprall über sie hinwegspringender Körner vorwärtsgeschoben werden.

Die durch das Bagnoldsche Gesetz beschriebene Rate des windbedingten Sandtransports ist proportional zur dritten Potenz der Reibungsgeschwindigkeit, die der Wind oberhalb der Mobilisierungsschwelle erreicht. Daher führen bereits geringe Erhöhungen dieser Reibungsgeschwindigkeit zu deutlich größeren Zunahmen der transportierten Sandmenge. Die Windmobilisierungsschwelle selbst hängt von der Korngröße ab: Bei typischem trockenem Strand- oder Wüstensand entspricht diese Schwelle einer Reibungsgeschwindigkeit zwischen zwei und fünf Zehntel Metern pro Sekunde, was in zehn Metern Höhe über dem Boden einer Windgeschwindigkeit zwischen fünf und acht Metern pro Sekunde entspricht.

Der Fluss von Mineralstaub, bestehend aus Partikeln mit einem Durchmesser von weniger als 70 Mikrometern, ist von globaler Bedeutung: Allein die Sahara emittiert jährlich zwischen 400 und 2.000 Teragramm Staub, der letztendlich sowohl den Amazonas-Regenwald als auch den Atlantischen Ozean mit dem darin enthaltenen Eisen und Phosphor düngt.

Dünen sind die charakteristischen Sedimentstrukturen, die durch den Windtransport entstehen. Ihre Form verrät die Entstehungsbedingungen: Sichelförmige Barchandünen bilden sich dort, wo wenig Sand vorhanden ist und der Wind stets aus derselben Richtung weht; Querdünen hingegen entstehen dort, wo Sand reichlich vorhanden ist; Längsdünen, auch Seif genannt, richten sich nach schräg einfallendem Wind aus; und Sterndünen bilden sich dort, wo der Wind das ganze Jahr über aus verschiedenen Richtungen weht.

Das zu erwartende Verhalten dieses gesamten Systems umfasst eine Dünenfortschrittsgeschwindigkeit, die umgekehrt proportional zu ihrer Höhe ist, sodass sich niedrigere Dünen schneller bewegen als höhere. Außerdem stabilisiert sich eine Düne durch Vegetation. Dies geschieht, sobald die Vegetationsbedeckung 15 bis 20 Prozent der Dünenoberfläche erreicht, da diese Bedeckung die Windgeschwindigkeit in Bodennähe unter den Schwellenwert für die Mobilisierung senkt. So wird, ausgehend von der Bewegung der Partikel, mit der dieses Dokument beginnt, bis zur Stabilisierung durch die Vegetation, mit der es endet, über Saltation, Bagnolds Gesetz, den Fluss von Mineralstaub und die verschiedenen Formen der Dünen, Windtransport und Dünensysteme die trockene Landschaft selbst, Korn für Korn, von der Kraft des durch sie wehenden Windes geformt.

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