Het begrijpen van de unieke kenmerken van de Arabische atmosfeer heeft veel te bieden aan wereldwijd onderzoek. Vervuiling, het weer, klimaatverandering, menselijke gezondheid, landbouw en visserij worden allemaal beïnvloed door de zwevende deeltjes in de atmosfeer die gezamenlijk bekend staan ​​als aerosolen. Dit is vooral belangrijk in het Midden-Oosten, als onderdeel van de beruchte stofgordel van de aarde.

Georgiy Stenchikov, de King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), hoogleraar aardwetenschappen en engineering in Saudi-Arabië, leidt een onderzoeksteam dat belangrijke inzichten verwerft in de veranderende wereldwijde patronen van aerosolen, met name die over het Arabische schiereiland. "Het effect van aerosolen is misschien wel het minst begrepen aspect van de atmosfeer, " zei Stenchikov. Het wereldwijde belang van het werk wordt blootgelegd door een langdurige samenwerking met NASA die continu gegevens invoert in NASA's wereldwijde netwerk van atmosferische monitoring en analyse.

Stenchikovs vooraanstaande carrière in de atmosferische wetenschap begon in zijn geboorteland Rusland, gevolgd door onderzoeks- en onderwijsfuncties aan verschillende universiteiten in de VS. een team dat in 2007 de Nobelprijs voor de Vrede kreeg.

Een van de oprichters van KAUST in 2009, Stenchikov werd gedeeltelijk aangetrokken door de mogelijkheid om te bestuderen wat hij omschrijft als "de absoluut unieke atmosfeer" boven de Arabische regio. Het is uniek vanwege de hoge en extreem variabele stofniveaus die uit de omliggende woestijnen worden opgeworpen, inclusief die in Afrika, gecombineerd met sterk zonlicht om de fotochemie te versterken.

Het samenspel van stof en licht staat centraal in het onderzoek van Stenchikov. Zijn doel is om het effect van stof op luchtvervuiling te begrijpen en te modelleren, zowel om stappen te begeleiden om luchtvervuiling te verminderen als om de invloed van stof op vele andere gebieden te bestuderen, variërend van lokale landbouw en industrie tot wereldwijde klimaatverandering.

Het KAUST-team gebruikt drie belangrijke instrumenten om de absorptie en verstrooiing van binnenkomende zonnestraling door aerosolen in de atmosfeer te meten:een op de grond gerobotiseerde zonnefotometer die automatisch gegevens naar NASA's Aerosol Robotic Network stuurt, bestaande uit meetstations over de hele wereld; een in de hand gehouden zonnefotometerinstrument, die is gebruikt tijdens onderzoeksschipcruises om aërosolen boven de zee te controleren; en een op laser gebaseerd instrument dat een nauwkeurig beeld kan vormen van de verticale verdeling van aerosolen boven geselecteerde locaties.

Een opmerkelijke studie op schepen onthulde een duidelijke scheiding in het effect van stof op de energiebalans in de noordelijke en zuidelijke Rode Zee. Dit leidt tot een grotere afkoeling van het Rode Zee-oppervlak in het zuiden, waarvan Stenchikov verwacht dat het van invloed moet zijn op de productiviteit van de visserijen die een belangrijk onderdeel vormen van de economie van de regio.

De onderzoekers hebben ook veranderingen in luchtverontreinigingsniveaus gedetecteerd die verband houden met veranderde patronen van stofopwekking en transport door de atmosfeer. Verder weg kijkend, ze hebben onderzocht hoe stof zich van Afrika naar de lucht boven het Arabische schiereiland verplaatst, voedingsstoffen in het ecosysteem van de Rode Zee brengen en ook de luchtkwaliteit en de totale energiebalans van de regio beïnvloeden.

Een beter begrip van stof en licht zal ook de basis vormen voor de ontwikkeling van technologieën voor het opwekken van zonne-energie, die een belangrijk onderdeel vormen van de plannen van Saoedi-Arabië om zijn afhankelijkheid van olie te verminderen. "De Arabische woestijn ontvangt genoeg zonne-energie om de hele wereld van stroom te voorzien, " Stenchikov wees erop, maar weten waar en hoe stof het opvangen van een deel van die energie kan belemmeren, is cruciaal voor het plannen van een toekomst op zonne-energie.

De groep van Stenchikov ontwikkelt geavanceerde computermodelleringsmethoden die stofstromen en hun effecten kunnen weergeven en voorspellen. Deze kunnen worden gebruikt om gegevens te verzamelen en te verifiëren die zijn verkregen uit een breed scala aan gegevensbronnen, inclusief satellietmonitoring.

De modellen kunnen worden toegepast op luchten ver van de basis van Stenchikov in KAUST. Bijvoorbeeld, een model van de fotochemische invloed van aërosolen was te zien in een recent onderzoeksartikel over het verbranden van biomassa in Zuid-Amerika. Uit dit onderzoek bleek dat, in tegenstelling tot eenvoudig roet, bruine koolstof (organische deeltjes) kan een interactie aangaan met zonnestraling op een manier die de vorming van luchtverontreinigende stoffen vermindert, inclusief ozon. Dus, sommige effecten van het verbranden van biomassa kunnen andere aspecten van luchtverontreiniging zelfs verlichten.

Stenchikov legde uit dat de effecten van omgevingsstof zeer complex zijn:voordelen zijn onder meer het leveren van voedingsstoffen voor gewassen en visserij en het afschermen van schadelijke UV-straling, terwijl nadelen blijken uit het effect op de luchtkwaliteit en de gezondheid. "De invloed van stof op de energiebalans en chemie van de atmosfeer is enorm, en er is nog veel dat we moeten begrijpen, ’ zei Stenchikov.