В течение 2020 года глобальные средние приземные температуры были самыми высокими за всю историю наблюдений, а 2016 год стал самым теплым из зарегистрированных. Прошлый год был также самым активным сезоном ураганов, когда многие штормы быстро усиливались. Каждая из температурных и погодных систем взаимодействует с множеством земных систем, и на каждую из них влияет потепление климата. Одним из них является глобальный перенос массивных пылевых шлейфов с одного континента на другой.
В июне 2020 года шлейф пыли «Godzilla» переместился из Сахары, самой большой и самой жаркой пустыни на планете, через Атлантический океан в Северную Америку. Хотя этот привлекательный шлейф попал в заголовки газет, ученые НАСА, используя комбинацию спутниковых данных и компьютерных моделей, предсказывают, что годовые шлейфы пыли в Африке фактически сократятся до минимума за 20 тысяч лет в течение следующего столетия в результате изменения климата и потепления океана.
Пустыня Сахара
Пустыня Сахара – это 9 200 000 квадратных километров засушливой земли, простирающейся через северную половину Африки, которая лишь немного меньше по размеру, чем континентальная часть Соединенных Штатов. Ежегодно в атмосферу поднимается более 60 миллионов тонн минеральной пыли, содержащей питательные вещества, создавая массивный слой горячего пыльного воздуха, который ветры переносят через Атлантику, доставляя эти питательные вещества в океан и растительность в Южной Америке и Карибском бассейне.
Недавнее исследование НАСА выявило домино-подобные связи между факторами за пределами пустыни и образованием пылевых шлейфов. Они начинаются с разницы температур между Северной и Южной Атлантикой, которая затем влияет на постоянные ветры с востока на запад, а также на тропическую полосу относительно большого количества осадков, расположенную недалеко от экватора, и то и другое влияет на годовые шлейфы пыли.
При поддержке Программы НАСА по моделированию, анализу и прогнозированию ( MAP ) и Программы радиационных наук ученые использовали свое новое понимание этих взаимосвязей, чтобы спрогнозировать более существенное снижение активности пыли, чем предсказывали предыдущие исследования на основе ожидаемого потепления климата.
Пыльное прошлое
«Из наземных и спутниковых наблюдений мы видим изменчивость африканской пыли, – сказал Тианле Юань, атмосферный ученый из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. – На самом деле, она может немного меняться, от месяца к месяцу, день ото дня, от года к году, даже от десятилетия к десятилетию».
Последние оценки пыли получены на основе данных, собранных спутниковыми миссиями НАСА, включая Terra, Aqua и облачный аэрозольный лидар и инфракрасное спутниковое наблюдение ( CALIPSO ), совместную миссию НАСА и французского космического агентства Centre National d’Etudes Spatiales .
Исследователей также интересовало, имела ли место связь между средней глобальной температурой и активностью пыли в Сахаре в прошлом. Геологические записи, насчитывающие тысячи лет, помогают выявить прошлые уровни осадков и питательных веществ, поскольку в Сахаре произошли серьезные изменения окружающей среды.
Пик переноса пыли из Сахары в восточную часть Америки произошел примерно между 12000–17000 лет назад, в конце последнего ледникового периода. Затем начался африканский влажный период , в течение которого обширные пространства пустыни были испещрены озерами, растительностью и человеческими жилищами. Повышенная влажность и растительность стабилизировали почву и уменьшили образование шлейфов пыли.
«В то время пустыня Сахара была относительно влажной, – сказал Юань. Керны североафриканских отложений у побережья и записи пыльцы показывают, что было больше осадков и присутствовало больше растительности.
Потепление уменьшает пыль
Хотя с тех пор перенос пыли увеличился, исследовательская группа обнаружила, что как естественные процессы, так и деятельность человека теперь, вероятно, заставляют Землю возвращаться к минимуму пыли по мере потепления климата.
Температура поверхности моря напрямую влияет на скорость ветра, поэтому, когда северная часть Атлантического океана нагревается по сравнению с южной, пассаты, несущие пыль с востока на запад, ослабевают. В результате более медленные ветры собирают и переносят меньше пыли из Сахары.
В дополнение к уменьшению количества пыли, ослабленные ветры также позволяют полосе устойчивого дождя, пересекающего тропики, дрейфовать на север над большей частью пустыни, что увлажняет пыль и не дает ее унести. Меньше пыли в воздухе, которая может отражать солнечный свет от поверхности Земли, как солнечный щит, означает, что больше солнечного света и тепла достигает океана, нагревая его еще больше. Все вместе это создает петлю обратной связи по теплой температуре поверхности моря, ведущей к уменьшению количества пыли, что в свою очередь способствует дополнительному потеплению, совокупно влияя на климат, качество воздуха и формирование штормов и ураганов.
Удары пыли
«Пыль играет важную роль в системе Земли, – сказал Хунбин Ю, исследователь атмосферы из Годдарда. – Уменьшение количества пыли по мере потепления климата может иметь сильное влияние на множество явлений, но эти потенциальные воздействия могут быть хорошими или плохими».
Во время своего путешествия через Атлантику сахарская пыль разбрызгивается в океан, питая морскую жизнь, а также растения, когда она выходит на сушу. Минералы, такие как железо и фосфор в пыли, служат удобрением для тропических лесов Амазонки , самого большого и наиболее биологически разнообразного тропического леса на Земле. Дожди смывают многие из этих ценных питательных веществ из почвы в бассейн реки Амазонки, что делает доставку питательных веществ из Африки важной для поддержания здоровой растительности.
Хотя перенос африканской пыли играет важную роль в возникновении почв и поддержании растительности, Ю говорит, что есть некоторые негативные последствия, потому что увеличение количества питательных веществ может привести к вредоносному цветению водорослей у побережья Флориды, а также к болезням коралловых рифов и их смерти, связанной с осаждением пыли.
Улучшение воздуха
Жители Карибского бассейна также могут увидеть некоторые преимущества, поскольку меньше пыли означает лучшее качество воздуха. Вдыхание пыли особенно опасно для детей, пожилых людей и людей с респираторными заболеваниями, такими как астма.
Это привело к тому, что команда из программы НАСА по прикладным наукам о Земле разработала систему раннего предупреждения для Пуэрто-Рико, которая теперь обеспечивает три дня заблаговременности до того, как пыльная буря в Сахаре достигнет острова, что дает врачам и чиновникам здравоохранения время для подготовки и работы с метеорологами. о предупреждениях о качестве воздуха .
Они используют данные спектрорадиометров среднего разрешения (MODIS) на спутниках НАСА Terra и Aqua, прибор Advanced Baseline Imager (ABI) на борту геостационарного рабочего экологического спутника ( GOES-16 EAST ) Национального управления по исследованию океанов и атмосферы (NOAA) и комплект радиометров видимого инфракрасного изображения (VIIRS) для обнаружения надвигающегося шлейфа пыли в Сахаре до того, как он достигнет таких островов, как Пуэрто-Рико, в прошлом году, чтобы группы риска могли подготовиться к потенциально неблагоприятным последствиям для здоровья.
Осядет ли пыль?
«Последняя часть истории смотрит в будущее, – говорит Юань. – Мы хотим знать, какой будет пыль Сахары, учитывая картину изменения климата, которую мы рисуем. Но напрямую предсказать активность пыли действительно сложно, потому что это связано с множеством процессов ».
Что касается прогнозируемого глобального потепления, исследовательская группа использовала данные модели из Проекта взаимного сравнения связанных моделей 5 ( CMIP5 ), которые указывают на снижение активности пыли в Сахаре по крайней мере на 30% по сравнению с текущими уровнями в течение следующих 20–50 лет и дальнейшее снижение.
Читайте о том, что солнечный зонд Parker зафиксировал пылевое кольцо Венеры
