At studere støvet luft har både lokal og global betydning

At forstå de unikke egenskaber ved den arabiske atmosfære har meget at tilbyde global forskning. Forurening, vejr, klima forandring, menneskets sundhed, landbrug og fiskeri er alle påvirket af de suspenderede partikler i atmosfæren, samlet kendt som aerosoler. Dette er især vigtigt i Mellemøsten, som en del af Jordens berygtede støvbælte.

Saudi-Arabiens King Abdullah Universitet for Videnskab og Teknologi (KAUST) professor i geovidenskab og ingeniørvidenskab Georgiy Stenchikov leder et forskerhold, der er ved at få vigtig indsigt i de skiftende globale mønstre af aerosoler, specifikt dem over den arabiske halvø. "Effekten af ​​aerosoler er muligvis det mindst forståede aspekt af atmosfæren, "sagde Stenchikov. Arbejdets globale betydning afsløres af et langsigtet samarbejde med NASA, der løbende indfører data i NASAs verdensomspændende netværk af atmosfærisk overvågning og analyse.

Stenchikovs fornemme karriere inden for atmosfærisk videnskab begyndte i hans hjemland Rusland efterfulgt af forsknings- og undervisningsstillinger på flere universiteter i USA. Han var en del af et hold af internationale eksperter, der bidrager til rapporterne fra det mellemstatslige panel om klimaændringer (IPCC), et hold, der blev tildelt Nobels Fredspris i 2007.

Et stiftende medlem af KAUST i 2009, Stenchikov blev delvist tiltrukket af muligheden for at studere det, han beskriver som "den helt unikke atmosfære" over den arabiske region. Det er unikt på grund af de høje og ekstremt varierende niveauer af støv, der kastes op fra de omkringliggende ørkener, inklusive dem i Afrika, kombineret med stærkt sollys til at drive fotokemi.

Samspillet mellem støv og lys er hovedfokus for Stenchikovs forskning. Hans mål er at forstå og modellere effekten af ​​støv på luftforurening både for at vejlede trin til at afbøde luftforurening og for at studere støvets indflydelse på mange andre områder lige fra lokalt landbrug og industri til globale klimaændringer.

KAUST-teamet bruger tre nøgleinstrumenter til at måle absorption og spredning af indkommende solstråling af aerosoler i atmosfæren:et robotbaseret jordbaseret solfotometer, der automatisk sender data ind i NASAs Aerosol Robotic Network, omfattende overvågningsstationer rundt om i verden; et håndholdt solfotometer instrument, som er blevet brugt under forskningsskibstogter til at overvåge aerosoler over havet; og et laserbaseret instrument, der kan opbygge et nøjagtigt billede af den vertikale fordeling af aerosoler over udvalgte steder.

En bemærkelsesværdig skibsbaseret undersøgelse afslørede en tydelig adskillelse i virkningen af ​​støv på energibalancen i det nordlige og sydlige Røde Hav. Dette fører til øget afkøling af Rødehavets overflade i syd, som Stenchikov forventer skal påvirke produktiviteten i fiskeriet, der er en central del af regionens økonomi.

Forskerne har også opdaget ændringer i luftforureningsniveauer forbundet med ændrede mønstre for støvdannelse og transport gennem atmosfæren. Ser man længere væk, de har undersøgt, hvordan støv bevæger sig fra Afrika til luften over Den Arabiske Halvø, at bringe næringsstoffer ind i Rødehavets økosystem og også påvirke luftkvaliteten og den samlede energibalance i regionen.

Bedre forståelse af støv og lys vil også understøtte udviklingen af ​​solenergiproduktionsteknologier, som er en stor del af Saudi -Arabiens planer om at reducere afhængigheden af ​​olie. "Den arabiske ørken modtager nok solenergi til at drive hele verden, " Stenchikov påpegede, men at vide, hvor og hvordan støv kan forhindre at opfange noget af den energi, er afgørende for at planlægge en solcelledrevet fremtid.

Stenchikovs gruppe udvikler sofistikerede computermodelleringsmetoder, der kan repræsentere og forudsige støvstrømme og deres virkninger. Disse kan bruges til at samle og verificere data opnået fra en lang række datakilder, herunder satellitovervågning.

Modellerne kan anvendes på himmel langt fra Stenchikovs base ved KAUST. For eksempel, en model af den fotokemiske indflydelse af aerosoler blev omtalt i et nyligt forskningsdokument om biomasseafbrænding i Sydamerika. Denne undersøgelse viste, at i modsætning til simpel sod, brunt kulstof (organiske partikler) kan interagere med solstråling på en måde, der reducerer dannelsen af ​​luftforurenende stoffer, herunder ozon. Dermed, nogle effekter af biomasseafbrænding kan faktisk afhjælpe andre aspekter af atmosfærisk forurening.

Stenchikov forklarede, at virkningerne af miljøstøv er meget komplekse:Fordelene omfatter levering af næringsstoffer til afgrøder og fiskeri og fravisning af skadelig UV-stråling, mens ulemperne er tydelige fra dens effekt på luftkvalitet og sundhed. "Støvets indflydelse på energibalancen og atmosfærens kemi er enorm, og der er stadig meget vi mangler at forstå, " sagde Stenchikov.