Forsker studerer overfladenære vindeffekter på landskabsudvikling

Den nøjagtige karakterisering af vinde nær overfladen er afgørende for at forstå tidligere og moderne klima. Støv løftet af disse vinde har potentiale til at ændre overflade- og atmosfæriske forhold, ifølge en forsker fra University of Wyoming, som var en del af en undersøgelse om emnet.

"Denne undersøgelse viser en indviklet kobling mellem jordoverfladeændringer og vindhastigheder. Specifikt, vinden virker til at erodere sandede ørkener, " siger Zachary Lebo, en UW assisterende professor i atmosfærisk videnskab. "Som resultat, overfladen går fra en sandet overflade til en, der består af store sten, der har tendens til at være mørkere og, dermed, absorbere mere sollys eller mindske albedoen på overfladen. Dette får jorden til at varme."

Overfladealbedo er den del af sollys, der reflekteres fra en overflade, siger Lebo. For eksempel, sne har en rigtig høj albedo, fordi den reflekterer meget lys fra solen. På den anden side, asfalt har en meget lav albedo, fordi den reflekterer meget lidt lys og, dermed, absorberer meget sollys, hvilket får det til at være ret varmt i mange tilfælde.

"Hvorfor er dette vigtigt? Temperaturgradienter kan i sidste ende påvirke vindhastigheder, " Lebo fortsætter. "Så, ændring af temperaturen over ørkenen ændrer temperaturgradienten, som ændrer vindhastighederne - i dette tilfælde får dem til at stige."

Lebo var en medvirkende forfatter til et papir, med titlen "En vind-albedo-vind feedback drevet af landskabsudvikling, " udgivet 3. januar i Naturkommunikation .

Jordan Abell, en kandidatstuderende ved Columbia University, var avisens hovedforfatter. Andre bidragydere til papiret omfattede forskere fra Clemson University, University of Arizona og Lanzhou University i Lanzhou, Kina.

Der er gennemført numeriske simuleringer for perioden 1. februar-1. juni, 2011. Simuleringerne spændte over det klimatologiske højdepunkt i vindhastigheder i Turpan-Hami-depressionen, beliggende langs den vestlige udkant af Gobi-ørkenen i det nordvestlige Kina, som var fokusområdet for denne undersøgelse.

Lebo og Alex Pullen, en assisterende professor i Institut for Miljøteknik og Geovidenskab ved Clemson University, diskuterede potentialet for, at overfladevindhastigheder er steget i det interessante område, på grund af erosionen af ​​det sandede land, dermed mørklægning af overfladen. Dette førte til den hypotese, at nylige stigninger i vindhastigheder i Turpan-Hami-depressionen var relateret til mørkningen af ​​overfladen fra erosion og, dermed, øgede temperaturgradienter.

Lebo siger, at Weather Resource and Forecasting-modellen, som producerede kontrollerede simuleringer, klarede sig "ganske godt" med at kopiere overfladevindene på de fleste observationsstationer i den vestlige del af Gobi-ørkenen.

"Min rolle var at udvikle en modelkonfiguration, der kunne teste hypotesen såvel som at køre simuleringerne, " Lebo forklarer. "Jeg arbejdede meget tæt sammen med hovedforfatteren med hensyn til fortolkning og analyse af resultaterne samt model-observations sammenligningen."

Undersøgelsens resultater viser, at ændrede overfladetermiske egenskaber - gennem udvinding af finkornede sedimenter og dannelse af lavalbedo-grusbeklædte overflader - fører til en stigning i overfladenære vinde med op til 25 procent. Paradoksalt nok, vinderosion fører til hurtigere vinde regionalt.

De østasiatiske støvproducerende regioner er placeret op mod vinden af ​​et fremtrædende højt næringsstof, lavklorofylområde i det nordlige Stillehav, hvor produktiviteten af ​​fotosyntetiske organismer er begrænset.

"Dette arbejde, omend fokuseret på et enkelt bassin i det vestlige Kina, har implikationer, der kan strække sig til andre lignende sandørkener rundt om i verden, herunder Sahara og Den Arabiske Halvø, " siger Lebo. "En anden implikation fra den virkelige verden af ​​vind-albedo-vind-påvirkningerne er på forsyningen af ​​næringsstoffer fra støv rundt om i verden. Støv fra sandede ørkener, såsom Gobi, give vigtige næringsstoffer til plantevækst, der strækker sig langt ud over selve ørkenerne. Den evigt udviklende overflade, indvirkning på vind og efterfølgende feedback på støvemissioner kan påvirke næringsstofforsyninger i vinden."