Почему нам нужно переосмыслить то, что мы знаем о пыли

Автор: CC0 Public Domain

Вы можете думать о пыли как о раздражителе, который нужно пылесосить и выбрасывать, но на самом деле, в более широком масштабе, она гораздо важнее, чем думает большинство людей. Во всем мире пыль играет решающую роль в регулировании климата, радиационного баланса, круговорота питательных веществ, почвообразования, качества воздуха и даже здоровья человека.

Но нашему пониманию этого мешают ограничения существующих математических моделей. Эти модели, построенные на методах, разработанных десятилетия назад, с трудом могут точно моделировать свойства и количество пыли.

Последние исследования, проведенные мной и моими коллегами, проливают свет на эти ограничения и предлагают более тонкую картину пыли. Наши результаты показывают, что выбросы пыли не являются постоянными, а меняются сезонно и между полушариями, через пустыни и кустарники. Это бросает вызов давнему мнению о том, что Северная Африка и Ближний Восток являются доминирующими источниками глобальной пыли.

Используя два типа спутниковых данных, наше исследование показывает, что выбросы пыли во время пыльных бурь редки и локализованы, подобно ударам молний, и происходят в постоянно меняющихся местах.

Сложность пыли

Цикл выбросов, переноса и осаждения пыли оказывает положительное и отрицательное воздействие на нашу окружающую среду. Питательные вещества, содержащиеся в отложениях пыли, удобряют наши океаны и тропические леса. Но пыль от эродированных отложений может также повредить растения и деревья и нарушить фотосинтез, а пыль, оседающая на льду, увеличивает скорость его таяния.

Вариации в составе пыли, например типе и цвете минералов, создают сложный коктейль частиц, выбрасываемых в атмосферу. Это, в свою очередь, взаимодействует с облаками, влияя на то, как солнечный свет отражается или поглощается, в конечном итоге регулируя температуру Земли.

Поэтому крайне важно иметь точное представление о том, откуда берутся выбросы пыли, в каких количествах, как пыль транспортируется по планете и где она оказывается.

Модели выбросов пыли были разработаны почти 30 лет назад, когда доступных данных было гораздо меньше. Следовательно, те ставшие классическими модели пылевого цикла содержали некоторые предположения. Одним из важных предположений было то, что поверхность Земли была равномерно покрыта постоянно рыхлым и сухим материалом, который всегда был доступен и вызывал выбросы пыли.

Однако теперь из полевых измерений мы знаем, что почвы часто покрыты коркой или покрыты различными типами гравия. Порог, при котором ветер поднимает почву и выбрасывает ее в атмосферу, также предполагался фиксированным и неизменным с течением времени.

Теперь мы также знаем, что осадки перемещаются по ландшафту и не всегда могут быть доступны. Растительность, покрывающая почву, снижает скорость ветра при достижении поверхности почвы, что снижает выбросы пыли. Модели пыли по-прежнему предполагают, что «зеленость» указывает на наличие растительности. Однако в засушливых районах, где происходит большая часть выбросов пыли, растительность часто бывает коричневой, но ее неровность по-прежнему снижает скорость ветра и защищает почву от выбросов пыли.

Следовательно, классические модели пылевого цикла переоценивают количество выбросов пыли. Эти недостатки остались с момента разработки моделей. Это происходит главным образом потому, что разработчики моделей предполагают, что, адаптируя свои модели пылевого цикла к измерениям пыли в атмосфере, они устраняют любые недостатки в моделировании выбросов пыли.

Новый подход

Почти десять лет назад мы разработали новый подход, используя тень, чтобы оценить, насколько скорость ветра снижается из-за неровностей, таких как растительность, на поверхности Земли. Этот подход все еще был ограничен предыдущими предположениями модели, описанными.

Однако во время пандемии традиционные полевые исследования стали невозможны. Итак, мы приняли новый подход. Используя спутники, мы собрали глобальную коллекцию точек выбросов пыли. Это предоставило ценные данные и открыло путь для дальнейших исследований.

Мы обнаружили, что существующие модели переоценивают роль Северной Африки как основного источника глобальных выбросов пыли. Наши исследования показывают, что выбросы пыли меняются сезонно и между полушариями: из пустынь Восточной Азии, Ближнего Востока и Северной Африки, а также из кустарников в Австралии и Северной Америке.

Текущие модели дают лишь часть информации, основанной на пыли в атмосфере над Северной Африкой и Ближним Востоком. Прогнозировалось, что в южном полушарии произойдет небольшой выброс пыли. Но это контрастирует с полевыми наблюдениями и опытом людей в этих регионах.

Эти новые результаты имеют решающее значение для крупномасштабных моделей, поскольку свойства пыли различаются в зависимости от того, откуда она берется. Более того, пыль может меняться по мере того, как она перемещается внутри полушария в разные места, где оседает на суше, в наших океанах и на ледяных шапках.

Наше новое понимание распределения, количества и сезонных изменений пыли имеет серьезные последствия. Это потребует пересмотра исторических реконструкций, объясняющих прошлые изменения климата. Наши результаты также повлияют на будущие климатические прогнозы и на то, как цикл пыли взаимодействует с углеродным, энергетическим и водным циклами систем Земли.

Источник: The Conversation

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.