In de afgelopen maand, delen van Europa werden getroffen door hevige stofstormen. Eerst, een enorme stofpluim die zijn oorsprong vond in het noordoosten van Algerije, veroorzaakte in grote delen van Europa een roodachtige lucht. Vervolgens, stofafzettingen kleurden de besneeuwde Pyreneeën en de Alpen bruin. Eind februari, een stofuitbraak in de Sahara trof de Canarische Eilanden zwaar voordat ze richting continentaal Europa gingen, reikend tot in het noorden van Scandinavië.

Hoewel een dergelijke intense en aanhoudende stofactiviteit ongebruikelijk is, het is niet ongebruikelijk dat Europa elk jaar een paar grote stofuitbraken meemaakt.

Waarom is stof een probleem?

Woestijnstof wordt geproduceerd door winderosie van aride en semi-aride oppervlakken. Het heeft invloed op het weer, klimaat en atmosferische chemie, levert ijzer en fosfor aan land- en oceaanecosystemen, en verhoogt de fotosynthese en biologische productiviteit.

Hoewel er enkele positieve effecten zijn, algemene stofstormen hebben ernstige negatieve gevolgen, vooral in landen benedenwinds van belangrijke bronnen in Noord-Afrika, Midden-Oosten, en Centraal- en Oost-Azië. In dergelijke regio's, de ongewoon hoge stofniveaus die in februari in Europa werden bereikt, komen vaak voor.

Stofstormen verhogen ooginfecties en de incidentie van respiratoire en cardiovasculaire morbiditeit en mortaliteit, en zijn geassocieerd met de incidentie van meningitis in de Afrikaanse Sahel. Intense uitbraken kunnen de communicatie verstoren, geforceerde afsluiting van wegen en luchthavens door slecht zicht, en kan akkerland en vee beschadigen.

Stof beïnvloedt de productie van zonne-energie door de zonnestraling aan het oppervlak te verminderen en door zich op te hopen op het oppervlak van zonnepanelen. Stof afgezet op sneeuw vermindert de reflectiviteit drastisch en verhoogt de absorptie van zonnestraling, wat leidt tot een sneller smelten van het snowpack.

Bronnen verminderen of gevolgen beperken?

Bronmitigatie is mogelijk in regio's waar winderosie wordt verergerd door menselijke activiteiten die de bodem verstoren, inclusief bijsnijden, vee grazen, recreatie en suburbanisatie, en wateromleiding voor irrigatie. Een klassiek voorbeeld is de "Dust Bowl" uit de jaren 30 in de High Plains van de Verenigde Staten, waar slechte landbeheerpraktijken samen met de duur van de droogte leidden tot sterke winderosie en stofstormen op een ongekende schaal.

Wanneer de stofbronnen van natuurlijke oorsprong zijn (bijv. een woestijngebied), bronbeperking is mogelijk door het oppervlak te stabiliseren en hekken te plaatsen wanneer het opwaaien van zand en stof menselijke activiteiten uitdagen. Echter, zijn op grote schaal niet haalbaar en ook niet wenselijk. wereldwijd, het potentieel voor bronbeperking is eerder beperkt, waardoor impactbeperking nog belangrijker wordt.

Beperking van de negatieve gevolgen van stofstormen, in plaats van hun bronnen, vereist toezicht, modellering, voorspellings- en vroegtijdige waarschuwingssystemen. De tactische mitigatietoepassingen zijn gericht op acties die op korte termijn kunnen worden ondernomen, wanneer voorspellingen een stofstorm voorspellen op een bepaalde locatie en tijd. Bijvoorbeeld, stofvoorspellingen kunnen ziekenhuizen helpen te anticiperen op pieken in ademhalingsgerelateerde bezoeken aan spoedeisende hulp, de tijd van het planten en oogsten van gewassen optimaliseren, onderdak vee, het beheren van schema's voor het opwekken van zonne-energie en het reinigen van zonnepanelen, en de tijd die nodig is voor slechtzichtprocedures op luchthavens tot een minimum te beperken.

Strategische mitigatietoepassingen hebben betrekking op langetermijnplanning en investeringen, zoals de beslissing waar een zonne-energiecentrale moet worden geplaatst. Een andere toepassing is om te helpen bij beoordelingen na een stofstorm, aangezien regeringen en internationale instellingen de precieze oorzaken van achteruitgang van de luchtkwaliteit moeten kennen, epidemische uitbraken of schade aan gewassen. Eindelijk, wetenschappelijke gemeenschappen, zoals de volksgezondheidsgemeenschap, hebben ruimtelijk en tijdelijk opgeloste stofgegevens nodig om de effecten van stofdeeltjes op een reeks aandoeningen te beoordelen.

Modellerings- en prognosemogelijkheden

Er wordt enorm hard gewerkt aan het ontwikkelen van betrouwbare wereldwijde en regionale stofmodellen en voorspellingen voor impactbeperking, bijvoorbeeld bij het Sand and Dust Storm Warning Advisory and Assessment System Regional Centre for Northern Africa van de Wereld Meteorologische Organisatie, Midden-Oosten en Europa.

Stofmodellen gebruiken wiskundige en numerieke technieken om de atmosferische stofcyclus te simuleren, inclusief hoe stof wordt uitgestoten, vervoerd en gedeponeerd, en ook hoe het interageert met zonnestraling en wolken.

Om stofemissies te berekenen, we gebruiken invoerparameters - oppervlak, bodem en meteorologische kenmerken. Echter, het succes van emissieregelingen wordt beperkt door parameteronzekerheden, inclusief die met betrekking tot ruimtelijke en temporele heterogeniteiten. Inderdaad, vanwege de niet-lineaire relatie tussen wind en stofmobilisatie, kleine fouten in de oppervlaktewindsnelheid in modellen kunnen leiden tot grote fouten in de voorspelde stofemissies. De processen die de afzetting van stofdeeltjes regelen, vooral die die grof zijn, zijn ook onderhevig aan grote onzekerheid.

Globaal genomen, stofmodellen vertonen relatief goed gedrag wanneer stofuitbraken worden veroorzaakt door systemen op synoptische schaal - dat wil zeggen, met kenmerken rond 1, 000 kilometer breed of meer. Een goed voorbeeld is de succesvolle voorspelling van de februari-evenementen in Europa in termen van timing en geografische spreiding.

Uitdagingen die komen

In tegenstelling tot, de representatie van haboobs - immense muren van opwaaiend zand en stof geproduceerd door sterke neerwaartse bewegingen die regelmatig voorkomen in aride en semi-aride gebieden - vereist het expliciet oplossen van convectie, wat een formidabele uitdaging vormt.

Stofvoorspellingen die gebruik maken van actuele satellietaërosolgegevens presteren beter dan voorspellingen die alleen afhankelijk zijn van modellering om initiële omstandigheden te definiëren. Verdere verbeteringen van wereldwijde observatiesystemen en assimilatietechnieken laten nog meer opwindende perspectieven zien.

Naast model- en prognoseverbeteringen, het effectief verminderen van de negatieve effecten van stofstormen vereist meer werk. De beperkte integratie van kwantitatieve stofinformatie en -voorspellingen in de praktijk en het beleid is vaak te wijten aan een gebrek aan inzicht in de precieze impact van stormen op bepaalde sectoren. Andere factoren zijn onder meer de behoefte aan producten die zijn afgestemd op specifieke toepassingen; het gebrek aan bewustzijn, begrip, capaciteit of structuren om de informatie te gebruiken; en de algehele uitdaging om onzekere informatie of voorspellingen op te nemen in managementpraktijken.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.