Gedurende 2020, wereldwijde gemiddelde oppervlaktetemperaturen waren de hoogste ooit gemeten, gelijklopend met 2016 als het warmste geregistreerde jaar. Vorig jaar was ook het meest actieve orkaanseizoen tot nu toe, met veel stormen die snel intensiveren. Temperatuur- en weersystemen werken elk samen met, en worden beïnvloed door een groot aantal aardse systemen, elk beïnvloed door het opwarmende klimaat. Een daarvan is het wereldwijde transport van enorme stofpluimen van het ene continent naar het andere.

In juni 2020, een "Godzilla" stofpluim reisde uit de Sahara, de grootste van de planeet, heetste woestijn, over de Atlantische Oceaan naar Noord-Amerika. Terwijl deze opvallende pluim de krantenkoppen haalde, NASA-wetenschappers, met behulp van een combinatie van satellietgegevens en computermodellen, voorspellen dat de jaarlijkse stofpluimen van Afrika zullen krimpen tot 20, minimum van 000 jaar in de komende eeuw als gevolg van klimaatverandering en opwarming van de oceaan.

De Sahara-woestijn is 3, 600, 000 vierkante mijl (9, 200, 000 vierkante kilometer) dor land strekte zich uit over de noordelijke helft van Afrika, komt in net iets kleiner in omvang dan de continentale Verenigde Staten. Meer dan 60 miljoen ton van zijn met voedingsstoffen beladen mineraal stof wordt elk jaar in de atmosfeer getild, het creëren van een enorme laag hete, stoffige lucht die winden over de Atlantische Oceaan voeren om die voedingsstoffen naar de oceaan en de vegetatie in Zuid-Amerika en het Caribisch gebied te brengen.

Recent NASA-onderzoek schetst de domino-achtige verbanden tussen factoren buiten de woestijngrenzen en de ontwikkeling van stofpluimen. Deze beginnen met temperatuurverschillen tussen de Noord- en Zuid-Atlantische Oceaan, die vervolgens van invloed zijn op de consistente oost- tot westwind van de regio, evenals op een tropische band met relatief veel regenval nabij de evenaar, die beide invloed hebben op de jaarlijkse stofpluimen. Ondersteund door NASA's modellering, Analyse, en Voorspelling (MAP) Programma, en Radiation Sciences-programma, de wetenschappers gebruikten hun nieuwe begrip van deze relaties om een ​​meer substantiële vermindering van de stofactiviteit te voorspellen dan eerdere studies hadden voorspeld op basis van de verwachte klimaatopwarming.

Een stoffig verleden

"Van grondobservaties en satellietobservaties, we zien Afrikaanse stofvariabiliteit, " zei Tianle Yuan, atmosferische wetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "In feite, het kan nogal veranderen, van maand tot maand, dagelijks, jaar tot jaar, zelfs van decennium tot decennium."

Recente stofschattingen zijn afgeleid van gegevens die zijn verzameld door NASA-satellietmissies, inclusief Terra, water, en Cloud-Aerosol Lidar en Infrarood Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO), een gezamenlijke missie tussen NASA en het Franse ruimteagentschap, Centre National d'Etudes Spatiales.

De onderzoekers waren ook geïnteresseerd om te zien of de relatie tussen de wereldwijde gemiddelde temperatuur en de stofactiviteit in de Sahara in het verleden heeft plaatsgevonden. Geologische gegevens die duizenden jaren teruggaan, helpen bij het onthullen van eerdere neerslag- en nutriëntenniveaus toen de Sahara dramatische milieuveranderingen doormaakte.

De piek van het stoftransport in de Sahara naar de oostkant van Amerika vond plaats tussen 12, 000 tot 17, 000 jaar geleden, aan het einde van de laatste ijstijd. Toen begon de Afrikaanse vochtige periode, waarin de uitgestrekte woestijn bezaaid was met meren, vegetatie en menselijke bewoning. De verhoogde vochtigheid en het plantenleven stabiliseerden de grond en minimaliseerden stofpluimen.

"De Sahara-woestijn was toen relatief nat, " zei Yuan. Noord-Afrikaanse sedimentkernen voor de kust en pollenregistraties tonen aan dat er meer regenval en vegetatie aanwezig was. "Stof was veel zeldzamer."

Hoewel het stoftransport sindsdien is toegenomen, het onderzoeksteam ontdekte dat zowel natuurlijke processen als menselijke activiteit de aarde nu waarschijnlijk terugdrijven naar een stofminimum naarmate het klimaat warmer wordt.

De temperatuur van het zeeoppervlak heeft een directe invloed op de windsnelheden, dus wanneer de noordelijke Atlantische Oceaan opwarmt ten opzichte van de zuidelijke Atlantische Oceaan, de passaatwinden die het stof van oost naar west blazen worden zwakker. Als resultaat, de langzamere winden halen en transporteren minder stof uit de Sahara.

Naast het dragen van minder stof, de verzwakte winden zorgen er ook voor dat de band van gestage regen die de tropen doorkruist naar het noorden drijft over een groter deel van de woestijn, die het stof dempt en voorkomt dat het wordt weggeveegd. Minder stof in de lucht, die zonneschijn van het aardoppervlak kan weerkaatsen als een zonnescherm, betekent dat meer zonlicht en warmte de oceaan bereiken, verder opwarmen. Alles bij elkaar creëert dit een terugkoppeling van warme zee-oppervlaktetemperaturen die leiden tot minder stof, en minder stof, wat op zijn beurt bijdraagt ​​aan extra opwarming, combineren om het klimaat te beïnvloeden, luchtkwaliteit, en storm- en orkaanvorming.

Van stof tot stofeffecten

"Stof speelt een grote rol in het aardsysteem, " zei Hongbin Yu, een atmosferische onderzoeker bij Goddard. "Een afname van stof naarmate het klimaat warmer wordt, kan diepgaande invloed hebben op een verscheidenheid aan verschijnselen, maar deze potentiële effecten kunnen goed of slecht zijn."

Op zijn reis over de Atlantische Oceaan, Saharastof strooit in de oceaan, het zeeleven voeden, en op dezelfde manier het plantenleven zodra het aan land komt. Mineralen zoals ijzer en fosfor in het stof fungeren als meststof voor het Amazone-regenwoud, Het grootste en meest biodiverse tropische bos op aarde. Regen spoelt veel van deze waardevolle voedingsstoffen uit de bodem naar het stroomgebied van de Amazone, waardoor de levering van voedingsstoffen uit Afrika belangrijk is voor het behoud van een gezonde vegetatie.

Hoewel Afrikaans stoftransport een belangrijke rol speelt bij het ontstaan ​​van bodems en het in stand houden van vegetatie, Yu zegt dat er enkele negatieve effecten zijn omdat de toename van voedingsstoffen kan leiden tot schadelijke algenbloei voor de kust van Florida, en koraalrifziektes en sterfte in verband met stofafzetting.

Bewoners in het Caribisch gebied zouden ook enkele voordelen kunnen zien, aangezien minder stof een betere luchtkwaliteit betekent. Het inademen van stof is bijzonder gevaarlijk voor kinderen, de ouderen, en mensen met aandoeningen van de luchtwegen, zoals astma. That led a team from NASA Earth Applied Sciences Program to develop an early-warning system for Puerto Rico that now provide three days of lead time before a Saharan dust storm reaches the island, giving doctors and public health officials time to prepare and work with meteorologists on air quality alerts. They use data from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometers (MODIS) on NASA's Terra and Aqua satellites, the Advanced Baseline Imager (ABI) instrument aboard the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES-16 EAST), and the Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) on the joint NASA/NOAA Suomi NPP satellite were employed to help detect the advancing Saharan dust plume before it reached islands like Puerto Rico this past year, so that at-risk communities could prepare for the potentially adverse health effects.

Will the Dust Settle?

"The final piece of the story is looking to the future, " said Yuan. "We want to know what the Sahara dust will be, given the climate change picture we are painting. But directly predicting dust activity is really hard because it involves a lot of processes."

With projected global warming, the research team used model data from the Coupled Model Intercomparison Project 5 (CMIP5) that indicate at least a 30% reduction in Saharan dust activity from current levels over the next 20 to 50 years, and a continued decline beyond that.

"The minimum humans experienced during the African Humid Period will likely be surpassed because of climate change, " Yuan says of the dust levels during the African Humid Period. As the plumes of dust decline, so will their impacts on vegetation an ocean away.