Puzzelende skiërs, af en toe vliegen bruingele pluimen over de skiresorts in Colorado in de winter en de lente. In plaats van je af te vragen, onderzoekers onder leiding van wetenschappers van het Pacific Northwest National Laboratory besloten de bron en inhoud van de pluimen tot op de bodem uit te zoeken. Hun onderzoek, nu gepubliceerd in het Journal of Atmospheric Sciences ontdekte dat de pluimen ontelbare stofdeeltjes bevatten die uit afgelegen woestijngebieden in Azië en Afrika worden vervoerd - stof van duizenden kilometers ver reizen naar het westen van de Verenigde Staten door wind op grote hoogte boven de Stille Oceaan. De onderzoekers ontdekten ook dat de atmosferische levensduur van de grotere stofdeeltjes langer is dan verwacht. Klimaatmodellen gingen er altijd van uit dat de grootste deeltjes eruit zouden vallen en niet over zulke lange afstanden zouden worden vervoerd.

Veel atmosferische processen, zoals langeafstandstransport van deeltjes en hun verwijdering uit de atmosfeer door regen en sneeuw, hangt grotendeels af van de grootte van het deeltje. Gewoon door hun grootte, grote deeltjes zijn schijnbaar gevoeliger voor deze verwijdering dan kleinere. Klimaatmodellen gebruiken een vereenvoudigde weergave van deze complexe en grootteafhankelijke processen omwille van de efficiëntie. Vooral, klimaatmodellen voorspellen dat de stofdeeltjes met grote afmetingen slechts over relatief korte afstanden in de atmosfeer kunnen blijven zweven, slechts honderden kilometers verwijderd van hun oorsprong.

Deze studie geeft nieuw inzicht in de evolutie van grote stofdeeltjes tijdens hun trans-Pacific reis vanuit Azië en Afrika. De verrassende conclusie is dat deze deeltjes veel langer in de atmosfeer kunnen blijven zweven en opmerkelijk grotere afstanden kunnen afleggen - duizenden in plaats van honderden kilometers, zoals de modellen voorspellen. De resultaten leveren belangrijke gegevens voor wetenschappers om de modellen te verfijnen met de meest recente kennis van atmosferisch transport.

PNNL-onderzoekers werkten samen met medewerkers van de Universiteit van Nevada, Universiteit van Wisconsin, Instituut voor woestijnonderzoek, en National Oceanic and Atmospheric Administration om een ​​grote stofgebeurtenis op de hooggelegen onderzoekslocaties in Colorado te identificeren en te karakteriseren met behulp van een geïntegreerde, op de grond gebaseerde dataset van aërosoleigenschappen en geavanceerde simulaties met hoge resolutie van stofevolutie met behulp van een chemisch transportmodel.

De onderzoekers vulden hun karakterisering van stofgebeurtenissen aan door de bijbehorende simulaties met lage resolutie van een klimaatmodel te analyseren, satellietwaarnemingen, en aanvullende grondmetingen in Azië en het westen van de Verenigde Staten. Het team vergeleek hun simulaties met hoge en lage resolutie om een ​​betere match voor zowel de grond- als satellietgegevens aan te tonen.

Het nieuwe modelleringskader - met sterk gekoppelde observatie- en modelleringscomponenten - heeft het potentieel om onzekerheden in te schatten van voorspellingen van klimaatmodellen die verband houden met transportgerelateerde processen. Het team is van plan dit kader toe te passen op verschillende klimaatbelangrijke regio's, waar geïntegreerd, op de grond gebaseerde gegevenssets voor aërosoleigenschappen zijn beschikbaar.