Wüstenpflaster: Bewertung ihrer modulierenden Rolle im atmosphärischen Staubkreislauf

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Alexander Brenning; Professorin Dr. Kerstin Schepanski
• Fachliche Zuordnung: Physische Geographie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 554051995

Wüstenpflaster sind ein weltweites Phänomen in Trockengebieten und stellen eines der größten geomorphologischen Systeme der Erde dar. Im Wesentlichen handelt es sich bei Wüstenpflaster um eine Wüstenoberfläche, die mit dicht gepackten, steinigen Elementen in der Größe von Kies oder Gesteinsschutt bedeckt ist. Aufgrund ihrer flächendeckenden Beschaffenheit spielen Wüstenpflaster eine wichtige Rolle in der rezenten Landschaftsdynamik und bestimmen letztlich das Zusammenspiel wichtiger Prozesse, die an der Schnittstelle zwischen Oberfläche und Atmosphäre ablaufen. Indem sie Wüstenoberflächen und damit potenziellen Staubquellen bedecken, beeinflussen Wüstenpflaster insbesondere die Staubemission durch Hemmung der Winderosion. Ebenso beeinflussen Wüstenpflaster die aerodynamische Rauigkeit der Bodenoberfläche, was letztlich die Staubablagerung auf der Bodenoberfläche beeinflusst. Es wird vermutet, dass Wüstenpflaster sowohl die Emissions- als auch die Depositionsflüsse von Mineralstaub beeinflussen, was sich letztendlich auf die regionalen atmosphärischen Staubkonzentrationen und die mit Staubaerosolen verbundenen Rückkopplungseffekte auswirkt - ein relevantes Thema in der Erdsystemforschung aufgrund globaler Auswirkungen auf Nährstoff- und Wasserkreislauf sowie Strahlungsbilanz. Trotz ihres weit verbreiteten Vorkommens in Wüstenregionen und ihrer engen Verknüpfung mit Schlüsselelementen des Erdsystems ist das allgemeine Verständnis der Rolle von Wüstenpflastern im Erdsystem im Allgemeinen und im atmosphärischen Staubkreislauf im Besonderen noch mit großen Unsicherheiten behaftet. In diesem Forschungsprojekt werden wir die räumliche Verteilung von Wüstenpflaster und dessen physischen Eigenschaften in Namibia bewerten und ihre beeinflussende Rolle im atmosphärischen Staubkreislauf untersuchen. Wir werden Ansätze des maschinellen Lernens, die auf Fernerkundungs- und geomorphometrische Daten angewendet werden, mit numerischer Modellierung unter Verwendung eines Aerosol-Atmosphärenmodells kombinieren. Insgesamt erwarten wir, dass diese Forschung die Repräsentation von Wüstenräumen in Aerosol-Atmosphärenmodellen grundlegend verändert, indem die Wüstenpflaster berücksichtigt werden, und wir gehen davon aus, dass dies eine Quantifizierung und ein besseres Verständnis der Bedeutung von Wüstenpflaster im atmosphärischen Staubkreislauf ermöglichen wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen