Wetenschap
Volgens onderzoek heeft het Aralmeer Centraal-Azië aanzienlijk stoffiger gemaakt
Door het opdrogen van het Aralmeer is Centraal-Azië de afgelopen dertig jaar 7% stoffiger geworden. Tussen 1984 en 2015 is de stofuitstoot door de groeiende woestijn bijna verdubbeld van 14 naar 27 miljoen ton. Dit is het resultaat van een onderzoek van het Leibniz Instituut voor Troposferisch Onderzoek (TROPOS) en de Vrije Universiteit van Berlijn.
De hoeveelheden stof zijn tot nu toe waarschijnlijk onderschat omdat tweederde ervan onder bewolkte hemel opwervelt en daarom onopgemerkt kan blijven door traditionele satellietwaarnemingen, rapporteren de onderzoekers op de Second Central Asian DUst Conference (CADUC-2), die vindt plaats van 15 tot en met 22 april 2024 in Nukus, Oezbekistan, vlakbij het voormalige Aralmeer.
Het stof brengt niet alleen de inwoners in de regio in gevaar, maar tast ook de luchtkwaliteit in de hoofdsteden van Tadzjikistan en Turkmenistan aan. Bovendien kan het het smelten van gletsjers versnellen en zo de watercrisis in de regio verergeren.
Tot het begin van de jaren zestig was het Aralmeer in Centraal-Azië het vierde grootste meer ter wereld, met een oppervlakte van 68.000 vierkante kilometer, gevoed door de rivieren Amu Darya en Syr Darya vanuit de bergketens Pamir en Tian Shan. Door het overmatig gebruik van de rivieren voor landbouwirrigatie bereikte steeds minder water het meer. Als gevolg hiervan droogden enorme gebieden op, kromp het meer tot een fractie van zijn omvang en werd het grootste deel een woestijn.
De Aralkum-woestijn wordt nu beschouwd als een van de belangrijkste door de mens veroorzaakte bronnen van stof op aarde. Met 60.000 vierkante kilometer is deze nieuwe woestijn veel kleiner dan de aangrenzende natuurlijke woestijnen Karakum (350.000 vierkante kilometer) in het zuiden in Turkmenistan en Kyzylkum (300.000 vierkante kilometer) in het zuidoosten in Oezbekistan en Kazachstan. Maar het stof uit de Aralkum-woestijn wordt als veel gevaarlijker beschouwd omdat het resten van meststoffen en pesticiden uit de voormalige landbouw bevat.
Het Aralmeer is niet het enige meer in Centraal-Azië en het Midden-Oosten dat de afgelopen decennia dramatisch is gekrompen. Het Urmiameer in het noordwesten van Iran en het Hamounmeer in het grensgebied tussen Iran en Afghanistan zijn ook lokale zware bronnen van stof geworden. Deze woestijnvorming heeft dan ook een grote impact op het klimaat en de levensomstandigheden van de mensen in de regio. De belangstelling van de internationale wetenschap voor een beter begrip van deze processen is dan ook groot, om toekomstige trends tot aan het mondiale klimaat beter te kunnen beoordelen.
Om de effecten van stof uit de Aralkum-woestijn te schatten, gebruikte het team van TROPOS en FU Berlin het COSMO-MUSCAT atmosferische stofmodel, dat emissies, atmosferische concentraties en stralingseffecten van stofdeeltjes simuleert. Een uitdaging waren de beperkte gegevens over de bodem- en oppervlakte-eigenschappen in de Aralkum-woestijn. De andere uitdaging waren de verschillende windrichtingen in verschillende jaren.
Wind uit westelijke richtingen kan de stofstormactiviteit domineren, maar afhankelijk van het seizoen spelen ook het noorden, oosten en zuiden een rol. Door de opwarming van het Noordpoolgebied kunnen westelijke windstromen in de winter zelfs nog frequenter worden, met gevolgen voor de mensen ten oosten van de woestijn:jaarlijks kan gemiddeld tot de helft van het stof momenteel al naar het oosten waaien.
Vooral de landbouwgebieden langs de Syr Darya worden negatief beïnvloed door het stof, maar zelfs in de grote steden van Centraal-Azië zoals Ashgabat (hoofdstad van Turkmenistan) en Dushanbe (hoofdstad van Tadzjikistan) is het stof nog steeds voelbaar, ook al is het meer dan 800 kilometer verderop.
Gebaseerd op de modelleringsstudie voor stof uit Centraal-Azië, gepresenteerd in het Journal of Geophysical Research:Atmospheres in 2022 onderzocht het team onder leiding van Jamie Banks van FU Berlin en TROPOS vervolgens de impact van Aralkum-stof op de stralingseffecten boven Centraal-Azië om de invloed van toenemende stofstormen op het klimaat beter te begrijpen.
COSMO-MUSCAT-modelsimulaties werden gebruikt om de directe stralingseffecten (DRE's) van Aralkum-stof en de bijbehorende effecten op de atmosfeer te kwantificeren. Het tweede onderzoek bevindt zich momenteel in het discussie- en beoordelingsproces als preprint in het open access tijdschrift Atmospheric Chemistry and Physics .
Op de grond heeft stof overdag een verkoelend effect omdat het het zonlicht dimt, en 's nachts een verwarmend effect omdat het de langgolvige warmtestraling reflecteert. Het netto stralingseffect van stof kan daarom afkoelen of verwarmen, afhankelijk van de hoogte van het stof in de atmosfeer, het tijdstip van de dag, het seizoen, het albedo aan het oppervlak en de exacte mineralogische en optische eigenschappen van het stof.
"Kijkend naar de veranderingen tussen het verleden en het heden, heeft de bijna verdubbeling van de stofemissies boven het Aralmeer/Aralkum-gebied geleid tot een toename van zowel de stralingskoeling als de stralingsverwarming aan het oppervlak en in de atmosfeer", meldt Dr. Jamie. Banken.
“Deze ‘nieuwe’ stofgebeurtenissen vinden echter niet het hele jaar door plaats, maar in afleveringen in juni, september, november, december en maart. Gemiddeld op jaarbasis koelt het Aralkum-stof waarschijnlijk zowel aan de oppervlakte als in de atmosfeer af, maar slechts minimaal bij -0,05 ±0,51 watt per vierkante meter."
Naast de stralingseffecten hebben de onderzoekers ook aanwijzingen gevonden dat het stof de grootschalige weerpatronen zou kunnen veranderen:Aralkum-stof verhoogt de luchtdruk op grondniveau in het Aral-gebied met maximaal +0,76 Pascal op de maandelijkse tijdschaal. wat een versterking betekent van de Siberische piek in de winter en een verzwakking van de Centraal-Aziatische hittelaag in de zomer.
Omdat veel vragen over de klimaateffecten van het stof nog steeds onbeantwoord zijn, raden de onderzoekers aan om de optische eigenschappen van dit stof nader te onderzoeken. Hun kennis verbetert de satellietgebaseerde en dus grootschalige teledetectie van mineraalstof. De Leibniz junior onderzoeksgroep OLALA (Optical Lab for Lidar Applications), die in 2023 werd opgericht bij TROPOS in Leipzig, gaat deze uitdaging de komende jaren aan.
De studies onderstrepen dat de toenemende woestijnvorming als gevolg van de verdroging van meren niet alleen een lokaal probleem is, maar ook grote regio’s treft. Woestijnen verspreiden zich bijzonder snel in het Midden-Oosten en Centraal-Azië. Ook het terugtrekken van gletsjers in het hooggebergte draagt hieraan bij. De nieuwe gegevens over de stofbron van het Aralmeer helpen de invloed van woestijnstof op het klimaat beter te beoordelen.