Optrævling af støvets overraskende økologi

Højt i snemarkerne på toppen af ​​Rocky Mountains i Colorado, tingene er ikke så uberørte, som de plejede at være. Støv fra ørkenen sydvest sejler ind i Rocky Mountains i stigende mængder og sætter sig på sneen, der dækker toppene, ofte streger den hvide overflade med nuancer af rød og brun.

Mængden af ​​støv, der sætter sig på sne, varierer fra år til år. Fra 2005 til 2008, omkring fem gange så meget støv faldt på Rockies som i løbet af 1800-tallet, og disse år karakteriseres af forskere som moderat støvede, ifølge en nylig undersøgelse. I 2009 og 2010 imidlertid, Rockies oplevede et ekstremt støvscenarie, med mængden af ​​støv, der blæser ind i bjergene, der vokser til fem gange mere end i de moderate år. Årsagen, videnskabsmænd siger, var stigende tørke – knyttet til et opvarmende klima – og menneskelig udvikling.

Fordi mørkere, støvplettet sne absorberer mere solenergi og varmer hurtigere end ren hvid sne, det betyder snedække smelter tidligere - meget tidligere. "Det er slet ikke subtilt, " sagde Jeff Deems, en forsker ved National Snow and Ice Data Center i Boulder, Colorado. "Der er 30 til 60 dages forskel i udsmeltningen. Over et større vandskel, det er massivt."

Da sneen forsvandt tidligere, og vækstsæsonen blev betydeligt forlænget, planter forbruger mere vand og transpirerer det ud i atmosfæren. Det er vand, der ellers ville gå i vandløb, men som nu er tabt, og Deems siger, at dette udmønter sig i, at 5 procent mindre vand strømmer ind i Colorado-floden i støvede år, et betydeligt beløb. Den hurtigere snesmeltning har også en kaskade af virkninger, med det mørkere, bar jord absorberer mere varme og opvarmer atmosfæren.

Det samme fænomen sker i andre bjergkæder over hele kloden, mest bemærkelsesværdigt Himalaya og Kaukasusbjergene, hvor der græsser, ørkendannelse, og udviklingen finder sted op mod gletsjere og snedækket terræn, øge aflejringen af ​​støv på disse overflader.

De største påvirkninger af et opvarmende klima er velkendte:varmere temperaturer, flere og mere intense storme, smeltende gletsjere og havis, tørre klimaer i mange regioner og vådere vejr i andre. Men nogle forskere siger, at et væsentligt element i klimaændringerne bliver overset:støv. Støv spiller en grundlæggende rolle i verdens økologiske processer, og støvets dynamik ændrer sig, efterhånden som klimaet ændrer sig.

Selvom spørgsmålet er dårligt undersøgt, det er tydeligt, at støvdynamikken skifter på to hovedveje. Mennesker er hovedårsagen til en stigende mængde støv i atmosfæren. Som landbrug, græsning, og anden udvikling på steder som Afrikas Horn eller det sydvestlige USA spredte sig dybere ind i tørre områder, vegetation ødelægges, udsætter jorden for vinderosion. Ud over, stigende tørke på grund af et opvarmende klima er en væsentlig årsag til støvproblemet, da det dræber vegetation og lukker jorden af, så det kan blive vindbåret.

Dette har både positive og negative effekter. Mere støv, for eksempel, betyder flere næringsstoffer og mineraler, såsom jern, bliver transporteret over lange afstande, som stimulerer væksten af ​​oceanisk plankton - et væsentligt led i den marine fødekæde. Men stigende mængder støv kan forårsage alvorlige problemer for dele af verden, fra nedsat vandstrøm i nogle bjergområder til øget menneskelig eksponering for støvbårne patogener, et voksende sundhedsproblem.

I USA, 2017 National Climate Assessment fandt, at varmere temperaturer reducerer jordfugtigheden i dele af Vesten, og forudser også mere tørke i de kommende år. Disse faktorer dræber vegetation, der holder jorden på plads og har allerede ført til flere støvstorme. Og vinde, der blæser ind fra Stillehavet, stiger i takt med, at havtemperaturerne bliver varmere. At, på tur, trækker tørre nordenvinde ind, der suger fugt ud af jorden i det sydvestlige USA. Hyppigheden af ​​støvstorme dér er mere end fordoblet siden 1990'erne - fra 20 om året til 48 i 2000'erne - og vil sandsynligvis fortsætte med at stige, ifølge en undersøgelse.

På den anden side af verden, vejrmønstre i nogle regioner har ændret sig på en anden måde. Nedbøren i Sahara er steget på grund af varmere havtemperaturer, hvilket har betydet mindre støv, der blæser vestpå over Atlanterhavet. Støvstorme er også faldet i ørkenerne i Kina og Sydamerika og forventes at være lavere i USA's Great Plains - alt sammen på grund af en stigning i nedbør, der stimulerer plantevækst, som dækker jorden.

Peripatetisk støv er et gammelt og livsvigtigt geologisk fænomen, fordi støv bærer næringsstoffer, der regulerer fordelingen af ​​liv over hele planeten. En nylig undersøgelse viste, at støv fra Gobi-ørkenen - en af ​​verdens to største støvkilder, sammen med Sahara - har længe redet i jetstrømmen og slået sig ned i Sierras i Californien, hvor det er en væsentlig kilde til livgivende fosfor til de gigantiske sequoiaer og andre træer i det fosfor-begrænsede økosystem. Undersøgelsen viste, at støv giver endnu mere fosfor end den anden store kilde - forvitringen af ​​grundfjeldet i bjergene.

"Støv er en forbindelse mellem økosystemer rundt om i verden, " sagde Emma Aronson, en plantepatolog og mikrobiolog ved University of California i Riverside og medforfatter til undersøgelsen.

Næringsrigt støv er kritisk, såvel, i havene. "Støvaflejringer leverer næringsstoffer, der er i meget, meget knap udbud, " sagde Jason Neff, professor i miljøbiogeokemi ved University of Colorado. "Jern, fosfor, nitrogen, kulstof, og andre mikronæringsstoffer i det åbne hav fører til højere havproduktivitet." Et eksempel:En massiv støvstorm i 2009 i Australien kaldet Red Dawn (det største tab af jord i historien der), efterfulgt af endnu en stor støvstorm, forårsaget en enorm stigning i væksten af ​​fytoplankton i Tasmanhavet på grund af høje niveauer af jern i den vindblæste jord. Sådanne fytoplanktonopblomstringer kan trække betydelige mængder kuldioxid fra atmosfæren, efterhånden som de marine alger fotosyntetiserer.

Støvskyer og de aerosolpartikler de indeholder har stor indflydelse på klimaet på andre måder, såsom blokering af sollys på vej mod Jorden. Men dette forskningsfelt er ungt og komplekst, og videnskaben mangler, tilføjer usikkerhed til fremtidige klimamodeller. "Måden aerosoler påvirker klimaet afhænger af deres størrelse, deres farve, deres højde i atmosfæren, hvordan de interagerer med vanddamp, " sagde Neff. "Aerosoler er et hårdt område, fordi de kan varme eller afkøle afhængigt af deres sammensætning og deres placering."

En påvist virkning fra en stigning i støv er på menneskers sundhed. I USA, en stigning i støvstorme fører til mange flere tilfælde af dalfeber, en svamp, der lever i ørkenjord, bliver luftbåren som støv, og inhaleres derefter. Antallet af tilfælde af dalfeber er steget dramatisk i Arizona og Californien i de seneste år. I 2000, Californien og Arizona rapporterede i alt 2, 757 tilfælde af dalfeber. Det tal steg til 22, 164 i 2011 efter flere ekstremt støvede år. De to stater rapporterede 11, 459 tilfælde af dalfeber sidste år, med 57 dødsulykker i Arizona. Denne kraftige stigning skyldes ikke kun øget vind og tørke, men til stigende udvikling, herunder opførelse af solenergiprojekter i brugsskala.

"På alle disse solarranches, der bliver sat ind derude, især i Mojave, der er store områder, der bliver klassificeret, al vegetationen fjernes, og de holder det klassificeret, fordi de ikke ønsker, at vegetationen skal forstyrre disse solpaneler, sagde Antje Lauer, en mikrobiel økolog ved California State University i Bakersfield, der studerer sygdommen. Skiftende mønstre af tørke og regn favoriserer også de sporer, der forårsager dalfeber. Militære træningsbaner i Texas og Californien skaber støvskyer så store, at de er synlige fra satellitter.

I Japan, tilfælde af Kawasakis sygdom - en sjælden sygdom, blandt andet, forårsager betændelse i blodkar, især kranspulsårer-har været stigende. Bakterien eller virussen (ingen er sikker) kan rejse i begivenheder kendt som Yellow Dust - storme, der blæser ind fra Gobi-ørkenen.

Støvfyldte vinde, der blæser hen over et skår af det centrale Afrika i den tørre sæson, fra Atlanterhavet til Det Røde Hav, skabe noget der hedder meningitis bæltet, såkaldt på grund af udslæt af udbrud af bakteriesygdommen der.

I USA, Phoenix og Tucson, Arizona er nul for gigantiske haboobs – en arabisk betegnelse for støvstorme – omrørt af intense vinde fra tordenvejr, der kan være en kilometer høje og opsluge hele byer. Phoenix får i gennemsnit tre om året. Haboobs er den tredje-mest farlige type vejr i Arizona - efter ekstreme temperaturer og lynoversvømmelser - fordi de stiger pludseligt og uden varsel, i høj grad reducerer sigtbarheden og forårsager trafikulykker. De bærer også sygdomme, bakterie, fækalier fra lagerpladser, herbicider, og pesticider og andre forurenende stoffer, der er skadelige for menneskers sundhed.

Den rolle, som støv spiller i jordens naturlige systemer, kommer først nu i skarpere fokus, efterhånden som menneskehedens påvirkning af planeten intensiveres. Som forsker Aronsons team udtrykte det i deres undersøgelse af Gobi-ørkenens støv, der flyder over til Californiens Sierras, "at kvantificere vigtigheden af ​​støv ... er afgørende for at forudsige, hvordan økosystemer vil reagere på global opvarmning og større brug af jorden."