Asiatisk og afrikansk støv påvirker nordamerikansk vær


I det vestlige USA, er vinter nedbør nøkkelen til å gi vannet stater som Colorado og California trenger å overleve sine tørre somre. Snøen og regnet som kommer i den kalde årstiden går av i reservoarer, hvor den er lagret for drikkevann, landbruk, vannkraft og annen bruk. Nå har forskere koblet luftbåret støv og andre partikler fra så langt unna som Sahara og asiatiske ørkener med nedbør som faller over California's Sierra Nevada-fjell. Papiret, pub

I det vestlige USA, er vinter nedbør nøkkelen til å gi vannet stater som Colorado og California trenger å overleve sine tørre somre. Snøen og regnet som kommer i den kalde årstiden går av i reservoarer, hvor den er lagret for drikkevann, landbruk, vannkraft og annen bruk.

Nå har forskere koblet luftbåret støv og andre partikler fra så langt unna som Sahara og asiatiske ørkener med nedbør som faller over California's Sierra Nevada-fjell. Papiret, publisert på nettet i går i tidsskriftet Science, var medforfatter av Jessie Creamean, en postdoktoral tilknyttet Nasjonalt Oceanisk og Atmosfærisk Administrasjons Jord System Research Laboratory i Boulder, Colo., Og Kaitlyn Suski, en kandidatstudent ved University of California, San Diego.

"I utgangspunktet var vi i stand til å vise at støv og biologiske aerosoler som var loftet fra ørkener hele veien over hele verden i Sahara og Asia ble lufttransportert hele veien over hele verden for å lage iskrystaller i skyene i det vestlige USA" Creamean sa.

Før denne studien hadde forskere ingen anelse om at støv fra slike fjerne steder ville dukke opp i skyene i California. "Bevis på Saharan støv i nedbør langs den vestkysten av USA er noe overraskende. Det er mer enn halvparten av omverdenen rundt, " sa Ryan Spackman, en NOAA atmosfærisk forsker kjent med studien.

Aerosolene katalyserer isdannelsen i skyene, noe som kan øke nedbør, selv om mer forskning må gjøres på denne koblingen, sa Creamean.

Forskerne vet at tilstedeværelsen av visse aerosoler spiller en stor rolle i isdannelsen som fører til nedbør, men de må også tette ut betydningen av det med andre faktorer, som mengden tilgjengelig vanndamp og vertikale stormvind .

Selv om tidligere forskning hadde vist at støv fra Asia reiser langt - selv om det viser seg at aerosolene har sirklet kloden om 13 dager - hadde ingen ennå vist at støv fra langt unna påvirket nedbør.

Sporing via satellitt og luftbåren lab
For å finne ut av dette, måtte forskerne sette sammen mange forskjellige data, detektive stil. De brukte bilder fra NOAAs Cloud-Aerosol Lidar og Infrarød Pathfinder Satellite Observations (CALIPSO) satellitt for å spore støvet, og bekreftet at det reiste hele veien til California. Under stormer fløy de et forskningsfly med flere kraftige instrumenter, inkludert en som kan identifisere typen partikkel i en sky og avgjøre om det var støv eller en annen type aerosol.

"Det kan gjøre det veldig fort og i sanntid, " sa Creamean. "Vi kan se på svært detaljert informasjon om kjemien til individuelle aerosoler."

På samme tid som flyet tok mål, tok Creamean og hennes kolleger også prøver av nedbør på bakken og analyserte dem for å se om støvet var i regn eller snølanding i fjellene. Dette, kombinert med skytsamplingen, hjalp dem med å få tillit til at støvet var en faktor for å skape nedbør.

Paul DeMott, en atmosfærisk forsker ved Colorado State University i Fort Collins, var en av forskerne som fløy gjennom skyene. Da flyet kom til de høyere nivåene av skyer, hvor støvet var, tok DeMott skyprøver.

Mens han var i luften, testet han prøvene for å se om han kunne få støvpartiklene i dem til å lage iskjerner igjen, inne i instrumentet. Evnen til å vesentlig gjenskape i flyet, som forskerne trodde, skjedde ut i skyen, bekreftet videre at støvpartiklene skapte iskjerner.

"Jeg tar en partikkel som var i en iskrystall i en sky og demonstrerte at det var noe i det som gjør is, " sa DeMott. "Så vi gjorde disse målingene mens folk var på bakken og samlet ned nedbør og fikk radardata", og sammen kunne de male et bedre bilde av hvordan det som skjedde i skyen, påvirket regnet eller snøen på bakken.

I 2009 ble det foretatt en lignende undersøkelse med bare jord og satellittdata, sa DeMott, men fordi det manglet skytsamplingen var det vanskeligere å forstå hva som egentlig foregikk med støvet i atmosfæren.

Klimaendringer en faktor
Spackman, NOAA-forskeren, sa at det vitenskapelige samfunn ofte debatterer kvaliteten på aerosolmålinger fra skyene, men fordi forfatterne brukte flere datakilder, sa han dette styrket tolkningen. "Komplementære meteorologiske og satellittdata og tolkning fra forfatterne styrker at støv fra forskjellige globale kilder kan øke nedbør i visse meteorologiske miljøer, " skrev Spackman i en epost.

Samlet sett sa Spackman at studien gir et sterkt bidrag.

"Dette er en banebrytende studie innen sky-aerosol-nedbørsinteraksjoner som inkluderer en tverrfaglig gruppe av atmosfæriske kjemikere og meteorologer, " sa han. "Det bidrar direkte til en rekke viktige vitenskapelige spørsmål om effekten av aerosoler på skyer og nedbør."

Klimaendringene vil sannsynligvis påvirke nedbørsmønstre i Sierra Nevada, samt mengden støv som går inn i atmosfæren, så håp er at en bedre forståelse av hvordan aerosoler påvirker nedbør vil hjelpe vannforvaltere i fremtiden.

"Forstå hvilke faktorer som fører til mer eller mindre [nedbør] og hvordan dette skjer er kritisk for å utvikle infrastruktur for å fange mer vann, redusere oversvømmelser, og så videre." Kimberly Prather, en studieforfatter som har avtale på Scripps Institution of Oceanography og Avdeling for kjemi og biokjemi ved UC San Diego, skrev i en epost.

Prather la til at resultatene fra denne studien kan forbedre klimamodellene ved å klargjøre aerosols roller ved nedbør. Etter hvert som klimaet varmer, forventer forskerne mer støv for å komme seg oppe, muligens ha innvirkning på nedbør ved å endre hvor regn eller snø faller.

Studien var en del av CalWater forskningsprogrammet, hvis mål er å hjelpe vestlige stater bedre å forstå hvordan vannforsyningen kan bli endret under klimaendringer. En oppfølging vil bli gjort om vinteren 2015, sa Prather.

"Vannkraft er en viktig kilde til elektrisitet i California, og gir i gjennomsnitt 15 prosent av vår årlige generasjon, " sa Robert Weisenmiller, kommisjonær for energikommisjonen i California, i en pressemelding om studien. "Denne statsfinansierte studien i samarbeid med NOAA vil hjelpe oss å forstå hvordan små partikler i luften påvirker nedbør og vannkraftgenerering. I tillegg vil denne informasjonen være nyttig for å estimere effekten av vårt forandrede klima."

Reprinted from Climatewire med tillatelse fra Environment & Energy Publishing, LLC. www.eenews.net, 202-628-6500