Wurde das Windschutzgürtelprojekt „Three Norths“ umsonst ins Leben gerufen? Nein, denn der Sandsturm ist „betrügerisch“

Im Grunde genommen erleben die Menschen im Norden jedes Frühjahr einige Sandstürme.

Doch jedes Mal, wenn ein Sandsturm auf uns zukommt, fragen sich manche Leute: „Haben wir nicht die ‚Drei Norden‘-Windschutzgürtel? Warum gibt es immer noch Sandstürme?“

Das repräsentativste und wirksamste Windschutz- und Sandbefestigungsprojekt der letzten Jahrzehnte in meinem Land ist der Bau des Windschutzgürtelprojekts „Drei Norden“. Dieses Projekt hat einen sehr positiven Beitrag zur Konsolidierung des Sandes in den heimischen Sandvorkommen und zur Verringerung der durch Sandstürme verursachten Schäden geleistet. Statistische Ergebnisse zeigen, dass die durchschnittliche jährliche Anzahl von Sandsturmwetterereignissen in meinem Land stark zurückgegangen ist, von 27 Mal im Zeitraum 1961–1989 auf 4 Mal im Zeitraum 2011–2020.

Schutzgürtel „Drei Norden“

Der Schutzgürtel der „Drei Norden“ bezieht sich auf groß angelegte künstliche Forstökologieprojekte im Nordwesten, Norden Chinas und Nordosten meines Landes. Das Projekt soll zwischen 1978 und 2050 in drei Phasen und acht Etappen gebaut werden. Die Waldbedeckung soll vor allem durch die Eindämmung der Wüstenbildung erhöht werden, indem Ackerland in Wälder umgewandelt und Weideland in Grasland umgewandelt wird. Es wird erwartet, dass 35,083 Millionen Hektar aufgeforstet werden und die Waldbedeckungsrate in den drei nördlichen Regionen von 5,05 % auf 15,95 % steigt. Das Projekt „Drei Norden“ zielt darauf ab, die ökologische Umwelt vor Ort zu verbessern, durch Dürre, Sandstürme und Bodenerosion verursachte Umweltkatastrophen zu lindern und außerdem eine künstliche Barriere gegen Sandstürme zu errichten.

Schematische Darstellung des Three North Shelterbelt-Gebiets und seiner Landnutzung und -bedeckung (Quelle: Huang et al. 2020)

In einem 2019 in der Fachzeitschrift Nature Sustainability veröffentlichten Artikel hieß es, Satellitenbeobachtungen hätten gezeigt, dass China, das lediglich 6,6 % der weltweiten Vegetationsfläche einnimmt, in den letzten fast zwei Jahrzehnten 25 % zum weltweiten Anstieg des Blattflächenindex (LAI, kurz: die Summe der Blattflächen in einem bestimmten Gebiet) beigetragen habe, wobei die Zunahme der Waldbedeckung den größten Beitrag geleistet habe. Der Anstieg des Blattflächenindex ist größtenteils auf das Projekt „Drei Norden“ zurückzuführen.

Trends des durchschnittlichen Blattflächenindex (LAI) von 2000 bis 2017

(Quelle: Chen et al. 2019)

Doch warum ist ein derart groß angelegtes Aufforstungsprojekt immer noch nicht in der Lage, dem Eindringen schwerer Wetterkatastrophen wie Sandstürmen vollständig standzuhalten?

Bevor wir diese Frage beantworten, müssen wir verstehen, wie Sandstürme entstehen.

Teil 1

Wie entstehen Sandstürme?

Für das Auftreten von Sandstürmen sind drei Bedingungen notwendig: Sandquellen, instabile atmosphärische Schichtung und starke Windverhältnisse.

1. Sandquelle

Die nordwestliche Region meines Landes liegt weit vom Meer entfernt, mit geringen Niederschlägen und extrem hoher Verdunstung, wodurch ein großes Gebiet der Wüste Gobi entsteht, die durch die Taklamakan-Wüste repräsentiert wird. Gleichzeitig grenzt mein Land an die riesigen Trocken- und Halbtrockengebiete der Mongolischen Hochebene, die im Norden meines Landes eine wichtige Quelle von Sandstürmen sind. Am Beispiel von Peking und Tianjin kann die Übertragung von Sandsturmwetter in drei Typen zusammengefasst werden: Nordroute, Westroute und Nordwestroute.

Übertragungswege von Sandstürmen in Peking und Tianjin

(Quelle: China Weather Network)

2. Instabile atmosphärische Schichtung

Was ist atmosphärische Schichtung? Kurz gesagt handelt es sich um die vertikale Verteilung physikalischer Größen wie Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit. Diese Faktoren bestimmen gemeinsam die vertikale Stabilität der Atmosphäre.

Jedes Jahr im Frühling beginnt es auf der Nordhalbkugel wärmer zu werden. In den Sandurgebieten sind die Niederschläge im Allgemeinen gering, die Vegetationsbedeckung sehr gering und die Bodenverhältnisse locker. Da die spezifische Wärmekapazität des Bodens relativ gering ist, steigt die Oberflächentemperatur relativ schnell an, sodass sich in vertikaler Richtung leicht eine räumliche Verteilung mit hoher Luftdichte in den oberen Schichten und geringer Dichte in den unteren Schichten bilden kann. Dies führt dazu, dass die atmosphärische Schichtung sehr instabil ist, leicht Auf- und Abwärtskonvektion auftritt und Sand und Staub auf natürliche Weise von der Oberfläche in die Luft gehoben werden.

3. Starke Windverhältnisse

Wie genau werden diese Staubpartikel aus Tausenden von Kilometern Entfernung zu uns transportiert? Dies bringt uns zum mongolischen Zyklon, einem der vorherrschenden Wettersysteme in meinem Land im Frühling und der treibenden Kraft hinter Sandstürmen.

Wenn sich im Winter und Frühling kalte Luft bewegt, unterliegt der ursprünglich stabile Westwindgürtel der mittleren Breiten deutlichen Schwankungen, was dazu führt, dass Nordwinde kalte Luft nach Süden transportieren. Gleichzeitig bildet sich im östlichen Teil der nördlichen Zone ein gegen den Uhrzeigersinn rotierender gemäßigter Zyklon (da er auf dem mongolischen Plateau entsteht und aktiv ist, wird er als mongolischer Zyklon bezeichnet und seine horizontale Reichweite kann 2.000 bis 3.000 km erreichen). Je stärker die Kaltfront, desto stärker sind die Nordwinde und in der Regel auch der Zyklon. Mongolische Zyklone können Sand und Staub von der Sandquelle bis in eine Höhe von über 2 km transportieren, begleitet von starken Nordwinden, bis in den Süden.

Satellitenbild der Wolken eines schweren Sandsturms im Jahr 2021. Das gegen den Uhrzeigersinn rotierende Wolkensystem rechts ist der mongolische Zyklon. Der in der Wolke enthaltene Sand und Staub ist deutlich zu erkennen (Bildquelle: China Meteorological Administration)

Daraus lässt sich ersehen, dass , wenn die Quelle des Sandsturmwetters nicht in dem Gebiet liegt, in dem sich der Windschutzgürtel befindet (d. h., es handelt sich um einen externen Input), die Rolle der Windschutzgürtel, selbst wenn sie vorhanden sind, angesichts der Übertragung eines Sandsturms aus 2 km Höhe nur ein Tropfen auf den heißen Stein sein wird.

Teil 2

Warum sind Sandstürme in den letzten Jahren häufiger geworden?

Zu Beginn des dritten Jahrzehnts des 21. Jahrhunderts scheint die Häufigkeit von Sandstürmen in meinem Land wieder zugenommen zu haben.

So kam es in meinem Land beispielsweise in den Jahren 2021 und 2023 zu 13 bzw. 11 Sandsturmereignissen, die beide den Durchschnittswert der Jahre 2011 bis 2020 bei weitem übertrafen und deren Intensität zudem zunahm.

Das Team von Professor Chen Wen an der Yunnan-Universität verwendete das hybride Einzelpartikel-Lagrange-Integraltrajektorienmodell (HYSPLIT), um die Sandquellen während der elf Sandstürme zu verfolgen, die Peking im Jahr 2023 heimsuchten. Dabei stellte es fest, dass die meisten Sandstürme externe Einflüsse waren, wobei das mongolische Plateau die Hauptquelle des Sandes war.

Schematische Darstellung der umgekehrten Flugbahn eines 11-tägigen Sandsturmwetters in 1 km Höhe in Peking im Jahr 2023 (Referenz: Piao et al. 2023)

Die Zunahme und Intensivierung von Sandsturmwetterprozessen kann tatsächlich auf die folgenden Faktoren zurückgeführt werden.

1. Natürliche Faktoren

In der nördlichen Region kommt es häufig zu Staubaktivitäten, die möglicherweise mit den Veränderungen in der Stärke des ostasiatischen Wintermonsuns zusammenhängen. Das Wiederauftreten von Sandstürmen seit 2021 könnte damit zusammenhängen, dass der ostasiatische Wintermonsun wieder in eine starke Zyklusphase eintritt. Wenn der ostasiatische Wintermonsun stark wird, setzt in der Regel auch die Kaltluftaktivität ein, die leicht zu stärkeren Nordwinden führt.

Ein weiterer Grund ist die alarmierende Erwärmungsrate des mongolischen Plateaus. Während der Generaldebatte der 74. Tagung der Generalversammlung der Vereinten Nationen im Jahr 2019 betonte der mongolische Außenminister Tsogtbaatar: „Als Binnenentwicklungsland hat die Mongolei unter den katastrophalen Auswirkungen des Klimawandels gelitten, während sie kaum zur globalen Erwärmung beigetragen hat. In den letzten 80 Jahren ist die durchschnittliche Jahrestemperatur in der Mongolei um 2,26 °C gestiegen. In den letzten 40 Jahren ist die Permafrostfläche in der Mongolei um mehr als das Zweifache geschrumpft und mehr als 800 Seen sind ausgetrocknet.“ Diese Erwärmungsrate ist mehr als doppelt so hoch wie der globale Durchschnitt.

In den letzten Jahren haben einige in führenden internationalen Fachzeitschriften wie „Nature“ und „Science“ veröffentlichte Studien gezeigt, dass der Grad der Erwärmung und Austrocknung auf der mongolischen Hochebene den kritischen Punkt erreicht oder sogar überschritten haben könnte – die Schwelle, bei der das regionale Klima von einem Gleichgewichtszustand in einen anderen übergeht. Wenn Kipppunkte überschritten werden, kommt es häufig zu plötzlichen und unumkehrbaren Veränderungen des regionalen Klimawandels.

Die Änderungen der Oberflächenlufttemperatur über dem mongolischen Plateau (MP) wurden auf Grundlage mehrerer Sätze von Reanalysedaten berechnet. (a) Räumliche Verteilung der Sommertemperaturtrends in MP von 1986 bis 2004 (Einheit: °C pro Jahrzehnt). (b) Neunjährige gleitende Durchschnittsreihe der regionalen durchschnittlichen Sommertemperaturanomalien im grauen Kasten (im Verhältnis zum Durchschnitt von 1981–2010). (c) Häufigkeitsverteilung der durchschnittlichen Sommertemperaturanomalien über MP alle 20 Jahre von 1861 bis 2020. (Quelle: Cai et al. 2024)

Wärmeres, trockeneres regionales Klima geht im Allgemeinen mit weniger Niederschlag einher. Im Frühling nehmen die Niederschläge auf der mongolischen Hochebene ab und die Temperatur steigt. Der Mangel an Bodenfeuchtigkeit bewirkt eine Verdunstungskühlung der Bodentemperatur. Die „Land-Luft-Rückkopplung“ zwischen der Atmosphäre und dem Boden führt zu einer Erhöhung der Bodentemperatur, wodurch die Instabilität der atmosphärischen Schichtung verstärkt und gute Bedingungen zum Aufsteigen des lockeren Bodens geschaffen werden.

2. Menschliche Faktoren

Neben natürlichen Faktoren wie dem Klimawandel ist auch die vom Menschen verursachte Wüstenbildung ein nicht zu vernachlässigender Faktor. Aufgrund der geringen Niederschläge herrscht in der Mongolei grundsätzlich ein arides und semiarides Klima, und die Vegetationstypen bestehen hauptsächlich aus gemäßigten Grasländern und der Wüste Gobi. Daher ist die Viehzucht einer der tragenden Wirtschaftszweige des Landes und der Lebensunterhalt von mehr als 80 % der Landbevölkerung ist im Grunde vollständig von den natürlichen Bedingungen abhängig.

Darüber hinaus hat die Massentierhaltung schwerwiegende Auswirkungen auf die lokale ökologische Umwelt. Statistiken zufolge ist der Viehbestand in der Mongolei zwischen 1990 und 2020 von über 20 Millionen auf fast 70 Millionen gestiegen – eine Zahl, die die ökologische Tragfähigkeit bei weitem übersteigt. Infolgedessen leiden 77 Prozent der Landesfläche unter Wüstenbildung und Bodenerosion in unterschiedlichem Ausmaß.

Veränderungen des gesamten Viehbestands in der Mongolei

(Bildquelle: Internationaler Währungsfonds)

3. Die Rolle des inländischen Sandtransports verdient ebenfalls Beachtung

Obwohl die Wüstenbildung in der Mongolei die Hauptquelle für den Sand, der in meinem Land für die Sandstürme verantwortlich ist, ist der Beitrag einheimischer Sandquellen wie dem Turpan-Becken objektiv betrachtet nicht zu ignorieren. Das Team unter der Leitung von Akademiemitglied Huang Jianping von der Universität Lanzhou verwendete die Methode der konzentrationsgewichteten Trajektorienanalyse, um den Beitrag verschiedener Sandquellen zu zehn Sandstürmen im Norden Chinas im Jahr 2023 zu quantifizieren. Die Ergebnisse zeigen, dass das Mongolische Plateau durchschnittlich etwa 42 % zu den Sandstürmen in Nordchina beiträgt, die Taklamakan-Wüste jedoch durchschnittlich 26 %.

Generell kann das Projekt „Drei Norden“ einen guten Beitrag zur Beseitigung lokaler Sandquellen leisten und die Häufigkeit und Intensität von Sandstürmen bis zu einem gewissen Grad reduzieren. Sandstürme sind jedoch ein Naturphänomen. Mit den derzeitigen menschlichen Möglichkeiten sind wir nicht in der Lage, diese Art von Katastrophenwetter vollständig zu verhindern, wir können sie nur abmildern und uns an sie anpassen.

Darüber hinaus sollten wir uns darüber im Klaren sein, dass die blinde Bewirtschaftung der Wüste Gobi als natürlich vorkommendem Ökosystemtyp die regionale Eignung und die Tragfähigkeit der Wasser- und Bodenressourcen ignoriert und zu einigen nicht nachhaltigen Phänomenen führt.

Teil 3

Der Kampf gegen Sandstürme erfordert gemeinsame Anstrengungen

Gerade als die letzte Sandsturmwelle eine weite Strecke bis nach Peking zurücklegte, veröffentlichte die führende internationale Fachzeitschrift Nature am 15. April einen Bericht über chinesische Wissenschaftler, die künstliche Intelligenz (KI) einsetzen, um Wetterprozesse bei Sandstürmen vorherzusagen. Der Bericht stellte vor, dass das Team unter der Leitung des Akademikers Huang Jianping von der Lanzhou-Universität mithilfe einer großen Menge vorhandener Sandsturm-Wetterdaten und künstlicher Intelligenz ein System zur Vorhersage der räumlich-zeitlichen Entwicklung von Sandstürmen entwickelt habe. Bei einem Testlauf im Jahr 2023 erreichte das System eine um 13 % niedrigere Fehlerrate als ein Modell ohne KI. Die Menschheit verfügt heute über einige zusätzliche technologische Mittel, um mit Sandstürmen fertig zu werden.

Wir sollten jedoch auch bedenken, dass nicht nur unser Land, sondern auch viele andere asiatische Länder jedes Jahr von Sandstürmen bedroht sind. Staubiges Wetter bringt nicht nur Unannehmlichkeiten für die Menschen mit sich, sondern beeinträchtigt auch unsere körperliche Gesundheit. Daher ist die Prävention und Kontrolle von Sandstürmen seit jeher ein internationaler Forschungsschwerpunkt, es handelt sich jedoch auch um ein globales Problem.

In einem Interview sagte Wang Zifa, ein Forscher am Institut für Atmosphärenphysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, dass die Wüstenbildung vor allem in abgelegenen und wirtschaftlich unterentwickelten Gebieten stattfinde. Der Einsatz wissenschaftlicher Mittel zur Eindämmung von Sandstürmen erfordert eine solide Grundlage an menschlichen und materiellen Ressourcen sowie umfassende Aufmerksamkeit und Unterstützung seitens der Regierung und der Bevölkerung aller Gesellschaftsschichten.

Vor dem Hintergrund der globalen Erwärmung erfordert die Bewältigung von Sandstürmen auch die Förderung internationaler Zusammenarbeit. Im November 2022 schlug der chinesische Präsident Xi Jinping bei einem Treffen mit dem mongolischen Präsidenten Khurelsukh vor, er hoffe, gemeinsam mit der mongolischen Seite die Gründung eines „Chinesisch-Mongolischen Kooperationszentrums für Wüstenbildungskontrolle“ zu prüfen, um der Mongolei chinesische Technologie und Erfahrung im Bereich der Sandkontrolle zur Verfügung zu stellen und ein Gleichgewicht zwischen ökologischem Schutz und wirtschaftlicher Entwicklung in Sandgebieten herzustellen.

Durch eine aktive und wirksame internationale Zusammenarbeit sowie die Entwicklung der oben erwähnten Technologie zur Vorhersage von Sand und Staub können die Menschen in Zukunft hoffentlich extreme Klimaveränderungen besser eindämmen und sich besser an sie anpassen und unseren Heimatplaneten schützen.

Quellen:

[1]https://www.nature.com/articles/d41586-024-01076-7 Tödliche Staubstürme überziehen Asien jedes Frühjahr – jetzt könnte KI helfen, sie vorherzusagen

[2]Duan, H., Hou, W., Wu, H., Feng, T. & Yan, P. Evolutionsmerkmale von Sand-Staub-Wetterprozessen in China zwischen 1961 und 2020. Front. Umwelt. Wissenschaft 10, (2022).

[3]Huang, T., Pang, Z., Yang, S. & Yin, L. Auswirkungen der Aufforstung auf die atmosphärische Grundwasserneubildung in einem semiariden Gebiet. Journal of Geophysical Research: Atmospheres 125, e2019JD032185 (2020).

[4] http://www.forestry.gov.cn/c/sbj/gcjj/501731.jhtml Einführung in das Bauprojekt Three North Shelterbelt System.

[5]Chen, C. et al. China und Indien sind führend bei der Ökologisierung der Welt durch Landnutzungsmanagement. Nat Sustain 2, 122–129 (2019).

[6]Piao, J. et al. Zunahme der Sandsturmhäufigkeit in Nordchina im Jahr 2023: Auswirkungen des Klimawandels auf die mongolische Hochebene. Innovation 4, (2023).

[7]http://www.news.cn/talking/2023-04/14/c_1212086349.htm Warum gibt es dieses Jahr so ​​häufig Sandstürme?

[]8https://news.un.org/zh/story/2019/09/1042632 [Generaldebatte der Generalversammlung der Vereinten Nationen] Der mongolische Außenminister Tsogtbaatar

[9]Zhang, P. et al. Abrupter Wechsel zu heißerem und trockenerem Klima über dem Inneren Ostasiens jenseits des Wendepunkts. Science 370, 1095–1099 (2020).

[10]Cai, Q. et al. Die jüngste, deutliche Erwärmung auf dem mongolischen Plateau wurde durch die interne Klimavariabilität verstärkt. Nat. Geowissenschaften 1–8 (2024)

[11]https://wapbaike.baidu.com/tashuo/browse/content?id=b699ee53431386862bfa14c9 Hinter dem mongolischen Sandsturm: Überweidung für Kaschmirexporte

[12]Chen, SY, und Co-Autoren, 2023: Die Mongolei trug im März und April 2023 mehr als 42 % zu den Staubkonzentrationen in Nordchina bei, Adv. Atmosphäre. Wissenschaft

[13]https://chinadialogue.net/zh/3/107461/ Unter dem Einfluss von Sandstürmen fördern China und die Mongolei die Zusammenarbeit bei der Bekämpfung der Wüstenbildung