Der Nahe Osten und die nordafrikanische Region verlieren jährlich etwa 13 Milliarden US-Dollar durch zunehmende Sand- und Staubstürme. Durch die Kombination von Erkenntnissen aus künstlicher Intelligenz und 3000 Jahre alten nachhaltigen Methoden könnten Forscher auf dem Weg sein, herauszufinden, wie die Schäden gemindert werden können.
Sand- und Staubstürme verursachen Schäden an Ernten, der Gesundheit von Mensch und Tier, Gebäuden und Infrastruktur und erzwingen mehrwöchige Betriebsstillstände. Es gibt natürliche Quellen dieser Stürme, aber auch vom Menschen verursachte Faktoren haben das Problem in den letzten Jahrzehnten verstärkt.
Hossein Hashemi, außerordentlicher Professor für Water Resource Engineering und Center for Advanced Middle Eastern Studies an der Universität Lund, untersucht die Ursachen und Trends seit mehreren Jahren.
Seine Forschung liefert ein weiteres Verständnis der Herausforderungen, aber auch einige mögliche Lösungen:
„Wir müssen diese Themen aus einer multidisziplinären Perspektive betrachten und die technischen und naturwissenschaftlichen Fakten um gesellschaftspolitische, wirtschaftliche und betriebswirtschaftliche Aspekte ergänzen. Es gibt viel zu lernen von traditionellen Praktiken, die natürlich an die Ökosysteme angepasst sind und nachhaltig genutzt werden Methoden“, sagt Hossein Hashemi.
Sand- und Staubstürme sind heute häufiger
Die höchste Dichte an Staubquellen im Nahen Osten liegt im Irak zwischen den Flüssen Tigris und Euphrat und entlang der syrisch-irakischen Grenze. Dies ist der Schwerpunkt der aktuellen Forschung von Hossein Hashemi, die auch das benachbarte Türkiye und den Iran umfasst.
Die natürlichen Quellen von Sand- und Staubstürmen sind hauptsächlich Wüsten und Trockengebiete. In den heißen Sommermonaten tragen die starken Nordostwinde große Mengen an Partikeln durch die Region.
Diese Stürme werden jedoch immer häufiger, erstrecken sich über längere Zeiträume und breiten sich auf ein größeres Gebiet aus. Der Klimawandel ist wahrscheinlich ein Treiber, aber auch anthropogene Faktoren wie mehr verlassene landwirtschaftliche Flächen, Wassermanagement flussaufwärts, Migration in städtische Gebiete und Entvölkerung durch Konflikte und Krieg.
„Die Umweltdaten aus dem Bereich, die sich auf den Klimawandel und menschliche Aktivitäten beziehen, sind rar und reichen nicht aus, um starke Schlussfolgerungen zu dieser Korrelation zu ziehen“, sagt Hossein Hashemi.
Hossein Hashemi und sein Team überwachen jedoch die Entwicklung im Laufe der Zeit, indem sie sowohl Eingaben aus der Fernerkundung als auch aus fortschrittlicher Datenmodellierung verwenden, was es ihm ermöglicht, verschiedene Veränderungen und Zeiträume separat zu untersuchen, um wahrscheinliche Ursachen und Auswirkungen zu definieren.
„Es gibt weniger Wasserzufluss zu den Seen und Sumpfgebieten im Nahen Osten aufgrund von Faktoren wie Dammbauten stromaufwärts und dem Klimawandel. Mit der Unterstützung von künstlicher Intelligenz und Satellitendaten können wir Gebiete definieren, in denen wir sehen, dass Land anfälliger ist zu neuen Staubquellen“, erklärt Hossein Hashemi.
Die gesamte Region wird nun mithilfe künstlicher Intelligenz kartiert, und neben der räumlichen Analyse besteht die Neuheit des Projekts von Hossein Hashemi und seinem Team darin, dass sie bei zeitlichen Änderungen dynamisch zeigen können, wie sich Staubquellen im Laufe der Zeit verändern.
„Als nächstes wollen wir diese Staubquellen mit gesellschaftspolitischen Veränderungen in Verbindung bringen. Wir untersuchen den Zusammenhang zwischen Landnutzungsänderungen und Krieg in der Region, insbesondere im Irak. Wie hat sich der Krieg auf die Landnutzung ausgewirkt und zu diesen Veränderungen geführt? zur Umwandlung von Land in Staubquellen“, sagt Hossein Hashemi.
Korrelationen von Staubquellen und Kriegsursachen
Das Forschungsteam, das Perspektiven aus Naturgeographie, Soziologie und Ingenieurwissenschaften einbringt, hat kürzlich eine Studie über die Seen in der Region veröffentlicht. Schlechtes Wassermanagement und Dürreperioden haben dazu geführt, dass sie schrumpfen und zu potenziellen Staubquellen werden.
Jetzt wird sich das Team eine detailliertere Analyse der Landnutzung der letzten zwanzig Jahre und Korrelationen mit einer anderen Karte ansehen, die die Auswirkungen des Krieges zeigt.
„Wir haben Daten darüber, wie viele Menschen in einigen Regionen getötet wurden, was auch eine Ursache für mehr aufgegebenes Land ist. Wir wollen die Korrelation in Bezug auf die Landnutzung mit unserer Staubquellenkarte und Kriegskarte sehen“, sagt Hossein Hashemi.
Da sich der Boden immer mehr in Sand verwandelt und die Wasserknappheit zunimmt, sind viele Dorfbewohner im Irak gezwungen, in die Städte zu ziehen. Die Belastungen für Land und Leute sind Herausforderungen, die Unruhe verursachen und das bereits umkämpfte Gebiet noch verstärken können.
Von einem 3000 Jahre alten Qanat-System lernen
Im nächsten Schritt werden mögliche Lösungen betrachtet. Wiederum durch den Einsatz künstlicher Intelligenz, um verschiedene Managementszenarien anzuwenden und zu sehen, was die Situation verbessern oder zumindest die Auswirkungen abmildern könnte.
Zwischen den Ländern der Region bestehen Vereinbarungen zur Wasserzusammenarbeit, die jedoch nicht immer eingehalten werden. Das alte System der Qanats ist aufgrund seiner Widerstandsfähigkeit und nachhaltigen Art der Wassergewinnung als Ergänzung interessant geworden.
Der Qanat ist ein traditionelles System zur Wassergewinnung und -beförderung, das mehr als 3000 Jahre alt ist und seinen Ursprung in Persien hat. Es besteht aus einem Netz von unterirdischen Kanälen, die das Grundwasser aus sogenannten Aquiferen mithilfe der Schwerkraft an die Oberfläche bringen. Diese können sich über viele Kilometer erstrecken und an der Oberfläche kann das Wasser in einem offenen Gerinne weitergeführt und für die landwirtschaftliche Nutzung oder als Trinkwasser verteilt werden.
„Naturbasierte Lösungen können die lokale Wasserversorgung erhöhen. Durch die Verwendung von Wassernutzungssystemen wie Hochwasserverteilung und Qanat könnten die Auswirkungen auf das Umweltwasser und die Oberflächenwasserversorgung wie Seen und Sumpfgebiete geringer sein. Studien haben gezeigt, dass ausgetrocknete Gebiete von Seen , wie Urmia und Therthar, sind Hauptquellen für aufkommende Staubstürme im Nahen Osten“, sagt Hossein Hashemi.
Der Verlust von Wasser ist ein Risiko für die Biodiversität und die Ernährungssicherheit
Die moderne Wasserinfrastruktur und die Landflucht haben die Nutzung von Qanats reduziert, und so sind einige versiegt oder werden nicht gut gewartet. In einigen Regionen verlassen sich die Gemeinden jedoch immer noch auf sie als Hauptquelle der Wasserversorgung.
Der Wasserfluss in einem Qanat wird durch das Niveau des Grundwasserspiegels gesteuert. Es kann keine signifikante Absenkung des unterirdischen Grundwasserleiters verursachen, was es zu einer nachhaltigen Methode zur Wassergewinnung macht. Da die Qanats unterirdisch sind, gibt es wenig Wasserverlust durch Verdunstung. Das System hat auch Vorteile, da es weniger empfindlich auf Schwankungen von nassen zu trockenen Jahren reagiert.
„Wasserverlust bedeutet Verlust an Biodiversität und einen Verlust an Ressourcen für die Ernährungssicherung. Der Urmia-See, unweit des Einzugsgebiets von Tigris und Euphrat, ist inzwischen zu einer Staubquelle geworden. Die Erschöpfung natürlicher Ressourcen birgt Risiken für die Gesellschaft. Deshalb wir müssen mit diesen Angelegenheiten aus einer multidisziplinären Sichtweise arbeiten, und die Lösungen müssen sowohl das menschliche Wohlergehen als auch die Natur berücksichtigen“, schließt Hossein Hashemi.