Forsker finpudser modellen til at forudsige støvede forhold måneder i forvejen

Det sydvestlige Kansas oplevede i 1930'erne nogle af de værste støvstorme, der nogensinde er registreret i USA, da apokalyptiske skyer af tungt støv skræmte og endda dræbte mennesker, husdyr og dyreliv.

Lang tid siden, landmænd udfasede de former for praksis, der førte til Dust Bowl, men støv kan stadig skade helbredet, landbrug og transport, samtidig med at miljøproblemerne forværres. Ja, støvstorme kan øges, da klimaændringer forårsager tørrere forhold. (The National Oceanic and Atmospheric Administration hævder vindblæste støvstorme steg 240 % fra 1990 til 2011 i det sydvestlige USA.)

I dag, en forsker ved University of Kansas har udviklet en avanceret teknik til at forudsige støvede forhold måneder før de opstår, lovende transportledere, klimatologer og mennesker, der lider af helbredsproblemer, har meget mere tid til at forberede sig på støvede forhold. Derimod almindelige metoder til at forudsige støv i luften giver kun et par dages forhåndsvarsel.

Bing Pu, adjunkt i geografi &atmosfærisk videnskab ved KU, er hovedforfatter på et nyt papir i Geofysiske forskningsbreve beskriver en langrækkende støvforudsigelsesmetode, som hendes team brugte til nøjagtigt at forudsige støvet i det sydvestlige og centrale USA.

"Vi bruger en statistisk model, der er begrænset af observationsdata og output fra en avanceret dynamisk sæsonbestemt forudsigelsesmodel drevet af observationsinformation den 1. december, " sagde Pu. "Vi fandt ud af at bruge vores metode, vi kan faktisk give en dygtig forudsigelse for støvet i foråret, en af ​​de mest støvede årstider i USA, over Southwestern og Great Plains-regionerne - to af de mest støvede områder i USA."

Pu og hendes kolleger, Paul Ginoux og Sarah Kapnick fra NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, og Xiaosong Yang fra NOAA og University Corporation for Atmospheric Research, var i stand til at forudsige "varians, " eller dage, hvor der var mere eller mindre støv i luften end gennemsnittet.

"Over det sydvestlige USA, vores model fangede variansen af ​​støvet over tidsperioden fra 2004 til 2016 med omkring 63 %, " sagde Pu. "Over de store planer, omkring 71% af variansen er forklaret."

Pu sagde faktorer, der påvirker mængden af ​​støv i luften, kan omfatte overfladevind, nedbør og mængden af ​​barhed i landskabet. Disse typer data blev indarbejdet som nøglevariabler i forudsigelsesmodellen.

Ifølge Pu og hendes samarbejdspartnere, høje niveauer af luftbåret støv kan påvirke individuelle mennesker, transportsystemer og landbrugsproduktion.

"Små støvpartikler optages meget let i dit åndedrætssystem og kan derefter forårsage lungesygdomme som astma - og nogle undersøgelser tyder på, at der kan være en sammenhæng med lungekræft, " sagde Pu. "Der er en undersøgelse, der viser, at støvstorme er relateret til dalfeber i Arizona, da svampe kan binde sig til støvpartikler. Og når der er en kraftig støvstorm, sigtbarheden er reduceret, så det kan øge bilulykker på motorvejene. I 2013 der var alvorlige støvstorme i det vestlige Kansas, der reducerede sigtbarheden og skabte problemer for lokal trafik. I Arizona, når der er en stærk støvstorm, normalt kaldet en 'haboob', ' støvvæggen går op til et par kilometer høj, og dette kan påvirke lufthavne — lufthavne er nødt til at lukke på grund af støvstormene. Heldigvis, disse storme bevæger sig hurtigt og forsvinder efter et par timer."

Ud over sikkerhed for mennesker, Pu's team beskriver i deres undersøgelse, hvordan høje støvniveauer kan påvirke miljøet som helhed.

"Støvpartikler absorberer og spreder både sol- og jordstråling, dermed påvirke det lokale strålingsbudget og det regionale hydroklima, " skrev de. "F.eks. støv viser sig at forstærke alvorlige tørkeperioder i USA ved at øge atmosfærisk stabilitet, at modulere den nordamerikanske monsun ved at opvarme den nedre troposfære, og at fremskynde snesmeltning og forstyrrende afstrømning over Upper Colorado River Basin ved at afsætte det på sne."

Pu sagde, at hun håber en dag, at en organisation eller et statsligt organ kan køre den model, hun har udviklet, og udstede sæsonbestemte støvforudsigelser måneder i forvejen, især hvis muligheden for høje niveauer af støv giver anledning til bekymring.

"Trafiksystemer og menneskers sundhed ville have mest gavn af denne langsigtede forudsigelsesevne om støv og luftkvalitet, " sagde hun. "Jeg synes, det ville være fantastisk, hvis et institut ville forsøge at give regelmæssige forudsigelser om støvsvingninger, som kunne være nyttige for lufthavne eller vejtrafik- eller transportledere. Faciliteter kunne planlægge tidspunkter, hvor der kunne være meget støv i lokalområdet. Det kan endda påvirke de lokale landmænds planer."

Indtil videre, Pu sigter mod at fortsætte med at forfine støvforudsigelsesmodellen til at inkludere atypiske vejrpåvirkninger og menneskelig aktivitet, der kan bidrage til støvmønstre.

"Vi ønsker at fortsætte med at forstå, hvilke andre faktorer der ikke er blevet undersøgt i sæsonvariationen af ​​støvet, sagde hun. "For eksempel, disse storskalafaktorer såsom El Niño-Sydlige Oscillation, og også menneskeskabte faktorer, hvordan folks indflydelse gennem landbrug eller byggeprojekter, kan påvirke støvemissionen i fremtiden. Selvfølgelig, vi vil også fortsætte med at samarbejde med folk på NOAA GFDL for at give støvforudsigelser."