Aufgrund seiner Nähe zur Sahara liegt der östliche Mediterranraum im Einflussbereich der größten globalen Staubquelle, bezogen auf den Emissionsfluss. Insgesamt werden in Nordafrika 400 - 2.200 Tg/Jahr an Staubpartikeln emittiert, wobei bis zu 15 % in Richtung Mittelmeer transportiert werden. Während der westliche Mediterranraum hinsichtlich Provenienzen, Trajektorien und geochemischer Signatur des Fernstaubs bereits vergleichsweise gut erforscht ist, bestehen im östlichen Mittelmeerraum noch erhebliche Forschungslücken. Aufgrund seiner Lage und Topographie ist Kreta hierfür ein sehr gut geeignetes Untersuchungsgebiet.

Um einen umfassenden Blick auf die vorherrschenden Transport- und Depositionsprozesse
und den Einfluss des Staubs auf die Bodenbildung in den Depositionsgebieten zu
erreichen, werden im Rahmen dieser Pilotstudie meteorologische und physisch-geographische Methoden kombiniert.

Anhand von Aerosol Optical Depth (AOD) MODIS- und Dust Optical Depth (DOD) MIDAS-Daten konnte zunächst der Jahresgang der Staubkonzentration über Kreta für den Zeitraum von 2003 bis 2017 berechnet werden. Für eine genauere Analyse der räumlichen Verteilung und des Reliefeinflusses auf die Staubflüsse sind allerdings sowohl die räumliche als auch die zeitliche Auflösung der Satellitendaten zu niedrig. Da die AOD und die daraus berechnete DOD zudem nur bei wolkenfreiem Himmel erfasst werden kann, schwankt die Anzahl der Werte, die in die Berechnung des Jahresgangs einfließen, beträchtlich.

Figure 1: Top left – isohypses of Crete's surface; all other tiles – monthly grouped spatial distribution of the Dust Optical Depth (DOD) with one mean value in each grid cell representing all measured values of this cell between 2003 and 2017. The size of the rectangulars represents the number of measured values for each grid cell that were used for calculation of the mean value. The potential maximum lies around 450 values (15 years, 30 days per month) per grid cell; based on MIDAS-DOD (Gkikas et al., 2021).

Um die regionale Variabilität der Staubflüsse genauer bestimmen zu können wurden insgesamt acht Messstationen im westlichen Teil Kretas um das Lefka Ori Gebirge herum installiert. Alle Stationen bestehen aus einem Depositions-Sampler (Marble-Sampler) und einem Optical Particle Counter (OPC) und befinden sich in unmittelbarer Nähe von meteorologischen Messstationen des National Observatory of Athens (NOA) (https://www.meteo.gr).

Figure 2: a) Study area with locations of sampling stations with the meteorological stations in their direct vicinity. Data sources: EU-DEM – version 1.1, EMODnet Bathymetric Grid; b) Location of sampling stations in hypsographic curve of Crete. Based on EU-DEM – version 1.1. Plakias is transparent as the Station was relocated in October 2023; right: Station in Agios Ioanni Sfakion.

Der Depositions-Sampler wurde zwischen März 2023 und Juni 2024 monatlich geleert. Ein höheres Beprobungsintervall würde zwar den potentiellen Informationsgehalt steigern, allerdings würde sich auch die Probenmenge so stark reduzieren, dass keine weiteren Laboruntersuchungen möglich wären.

Die OPCs messen die Staubkonzentration in den Bereichen < 1 µm, < 2.5 µm, < 4 µm und < 10 µm mit einer zeitlichen Auflösung von 10 Sekunden an zwei Stationen seit März 2023 und an den übrigen Stationen seit Oktober 2023.

Die OPC-Daten sollen in Kombination mit den Daten der benachbarten meteorologischen Messstationen zur Analyse und Interpretation des Einflusses des Reliefs auf die Staubklimatologie in West-Kreta genutzt werden. Nach dem ersten Messjahr sind bereits teils deutliche Unterschiede in den Staubkonzentrationen und in den PM-Fraktionen an den verschiedenen Standorten sichtbar, wie hier exemplarisch für die Standorte in Agios Ioannis Sfakion und Askifou dargestellt.

Figure 3: Running mean of aerosol concentration in four measured grain size fractions in Agios Ioannis Sfakion (left) and Askifou (right) between mid of March 2023 and end of April 2024. Y-scales differ from each other.

Die Betrachtung einzelner Staubevents in Kombination mit den Winddaten macht bereits visuell deutlich, in welch engem Zusammenhang die Staubkonzentration mit der Windrichtung und der Windgeschwindigkeit steht. Dieser Zusammenhang lässt insbesondere in dem westlichen, stark reliefierten Teil Kretas, einen bedeutenden regionalen und lokalen Einfluss des Reliefs auf die Staubklimatologie Kretas erahnen.

Figure 4: Upper panel – Aerosol concentration in four distinct grain size fractions at Agios Ioannis Sfakion on the 2023-11-01, temporal resolution: 10 seconds; Lower panel – Wind direction and wind speed on 2023-11-01 at Agios Ioannis Sfakion, temporal resolution 10 minutes.

Die Depositionsproben werden aktuell hinsichtlich ihrer mineralogischen Zusammensetzung, ihrer Korngrößenverteilung, ihrer Strontium-Neodymium-Isotopen-Verhältnisse und ihrer Zusammensetzung aus Rare Earth Elemets (REE) analysiert, um mittels Sediment-Fingerprinting erste Aussagen zu den Potential Source Areas (PSA) zu treffen.

Während eines Geländeaufenthalts im Mai 2025 wurden die Depositionssammler vorläufig abgebaut, da im Rahmen des Pilotprojektes vorerst keine weiteren Probenahmen stattfinden.

Den aktuellen Stand der Auswertung haben wir im Rahmen der EGU2025 präsentiert (https://doi.org/10.5194/egusphere-egu25-4448).