I en første, videnskabsmænd kortlægger partikelfyldte floder på himlen

Blæsende områder højt i atmosfæren kan transportere forurenende stoffer som støv eller sod tusindvis af kilometer rundt i verden og forstyrre hverdagen for tusindvis af mennesker.

Sidste sommer, "Godzilla" kom til Caribien og den amerikanske golfkyst. Dette særlige monster var ikke af sci-fi-sorten, men, hellere, en massiv støvstorm sparket op af vinde fra Sahara-ørkenen og førte et hav væk. Støvstormen var et ekstremt eksempel på et fænomen, der sker regelmæssigt:den globale transport af støv, sod, og andre luftbårne partikler, samlet kendt som aerosoler, af vindstråler i atmosfæren. Resultatet er dannelsen af, hvad der kaldes aerosol-atmosfæriske floder.

Det er vigtigt at få en bedre forståelse af, hvordan disse partikler transporteres rundt på kloden, fordi visse aerosoler kan nære regnskovsjord, hjælpe eller forhindre skydannelse, reducere synlighed, eller påvirke luftkvaliteten - hvilket kan påvirke menneskers sundhed. Men undersøgelser af aerosoltransport har haft en tendens til at fokusere på enkelte begivenheder i en bestemt del af verden. Der var ikke rigtig en måde at se dem på i en holistisk, global måde.

I en første, en nylig undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Geofysiske forskningsbreve gør netop det. Fem typer aerosoler er af særlig interesse for forskere:støv, to slags kulstofpartikler (sod og organisk kulstof), sulfat (udsendes under begivenheder som vulkanudbrud eller afbrænding af fossile brændstoffer), og havsalt. Forfatterne identificerede, hvor aerosol-atmosfæriske floder har tendens til at forekomme, og hvor ofte ekstreme begivenheder, ligner Godzilla støvstormen, ske hvert år. At gøre dette, de tog et computerprogram, de tidligere har udviklet til at opdage atmosfæriske floder rundt om i verden, der flytter vanddamp og producerer nedbør, og de modificerede det til at opdage aerosol-atmosfæriske floder i stedet.

Skiftet fra at bruge atmosfæriske floder til at studere vanddamps bevægelse til at bruge dem til at studere aerosoltransport var noget af en åbenbaring, fordi forskere først begyndte at bruge den globale detektionsramme for atmosfæriske floder til at se på bevægelsen af ​​ekstreme mængder vanddamp for omkring seks år siden. Konceptet med atmosfæriske floder er kun omkring 20 år gammelt.

"Det tog forskerne tid at genkende og udnytte atmosfæriske floder som et koncept, " sagde Duane Waliser, en af ​​undersøgelsens medforfattere og en atmosfærisk videnskabsmand ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien. Og det var ikke før Waliser talte med sin kollega, Arlindo da Silva, en aerosolforsker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, om det atmosfæriske flodkoncept, som et lys tændte for begge forskerne. "'Vi bør tage vores algoritme og anvende den på dit aerosoldatasæt, " sagde Waliser.

Beliggenhed, Beliggenhed, Beliggenhed

Efter at have ændret den atmosfæriske flodalgoritme for aerosol-atmosfæriske floder, undersøgelsens forfattere anvendte det til en avanceret rekonstruktion af Jordens atmosfære kaldet Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications, Version 2 (MERRA-2) fra NASA's Global Modeling and Assimilation Office. Det inkorporerer datasæt fra satellitter, luftbårne instrumenter, og sensorer på jorden fra 1980 til i dag til at producere en repræsentation af strukturen af ​​Jordens atmosfære hver sjette time.

MERRA-2 gjorde det muligt for forskerne at se tilbage i tiden for at analysere placeringen og hyppigheden af ​​aerosol-atmosfæriske floder rundt om i verden fra 1997 til 2014. Forfatterne af undersøgelsen fandt, at regioner, herunder Sahara, Patagonien, asiatiske ørkener, og Namibia er store kilder til støv-aerosol-atmosfæriske floder, mens områder som det østlige USA, det sydlige Amazonas og Afrika, og det nordlige Indien har en tendens til at producere dem, der er domineret af sod som følge af skovbrande og afbrænding af fossile brændstoffer.

Analysen viste også, at disse atmosfæriske floder har tendens til at flytte store mængder aerosoler i et begrænset antal ekstreme begivenheder i stedet for i en jævn strøm hele året.

"Vi var forbløffede over at opdage, at nogle få store begivenheder om året kan transportere mellem 40% og 100% af de aerosoler, der flyttes af atmosfæren, " sagde Sudip Chakraborty, en atmosfærisk videnskabsmand ved JPL og en studie medforfatter.

Nu hvor forskerne har en måde at se på aerosol-atmosfæriske floder globalt, rammen giver dem en måde at studere, hvordan disse partikelfyldte floder på himlen påvirker Jordens klima. Dette inkluderer, hvordan aerosoler interagerer med skyer for potentielt at overlade storme, hvordan de fanger eller reflekterer varme i atmosfæren, og om fænomener som El Niño og La Niña påvirker atmosfæriske aerosolfloders veje og frekvens.

Den nye tilgang giver også forskere indsigt i, hvordan aerosol-atmosfæriske floder kan påvirke samfund rundt om i verden, gennem deres indvirkning på luftkvalitet og synlighed og deres evne til at flytte plantepatogener, der kan påvirke afgrøder. "Når du indser, at meget af transporten foregår i nogle få store begivenheder, så ved du, at du skal fokusere på de store begivenheder, sagde da Silva.