Under 2020, globala genomsnittliga yttemperaturer var de hetaste hittills, med 2016 som det varmaste året som registrerats. Förra året var också den mest aktiva orkansäsongen hittills, med många stormar som snabbt intensifieras. Temperatur- och vädersystem interagerar med, och påverkas av, en mängd jordsystem, var och en påverkad av det uppvärmande klimatet. En av dem är den globala transporten av massiva dammränder från en kontinent till en annan.

I juni 2020, en "Godzilla" dammrörelse reste från Sahara, planetens största, hetaste öknen, över Atlanten till Nordamerika. Medan denna iögonfallande plume gjorde rubriker, NASA -forskare, använder en kombination av satellitdata och datormodeller, förutspår att Afrikas årliga dammplommon faktiskt kommer att krympa till 20, 000-års minimum under nästa århundrade till följd av klimatförändringar och havsuppvärmning.

Saharaöknen är 3, 600, 000 kvadratkilometer (9, 200, 000 kvadratkilometer) torrt land som sträckte sig över den norra halvan av Afrika, kommer bara något mindre i storlek än kontinentala USA. Uppåt 60 miljoner ton av dess näringsrika mineraldamm damms upp i atmosfären varje år, skapar ett massivt lager varmt, dammig luft som vindar bär över Atlanten för att leverera dessa näringsämnen till havet och vegetationen i Sydamerika och Karibien.

Ny NASA-forskning beskriver de domino-liknande kopplingarna mellan faktorer utanför ökenens gränser och utvecklingen av dammplommon. Dessa börjar med temperaturskillnader mellan norra och södra Atlanten, som sedan påverkar regionens konsekventa öst till västvindar samt ett tropiskt band med relativt hög nederbörd beläget nära ekvatorn, som båda påverkar de årliga dammplommorna. Stöds av NASA:s modellering, Analys, och Prediction (MAP) -program, och strålningsvetenskapliga programmet, forskarna använde sin nya förståelse för dessa relationer för att förutse en mer betydande minskning av dammaktivitet än tidigare studier hade förutsett baserat på förväntad klimatuppvärmning.

Ett dammigt förflutet

"Från markobservationer och satellitobservationer, vi ser afrikansk dammvariation, "sa Tianle Yuan, atmosfärisk forskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Faktiskt, det kan förändras ganska mycket, från månad till månad, dag för dag, år till år, till och med årtionde till decennium. "

De senaste dammuppskattningarna härrör från data som samlats in av NASAs satellituppdrag, inklusive Terra, Aqua, och Cloud-Aerosol Lidar och Infraröd Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO), ett gemensamt uppdrag mellan NASA och den franska rymdorganisationen, Centre National d'Etudes Spatiales.

Forskarna var också intresserade av att se om sambandet mellan global medeltemperatur och dammaktivitet i Sahara inträffade tidigare. Geologiska rekord som går tusentals år tillbaka hjälper till att avslöja tidigare nederbörd och näringsnivåer när Sahara genomgick dramatiska miljöskift.

Toppen av dammtransport från Sahara till östra sidan av Amerika ägde rum ungefär mellan 12, 000 till 17, För 000 år sedan, i slutet av den senaste istiden. Sedan började den afrikanska fuktiga perioden, under vilken den vidsträckta öknen fläckades med sjöar, vegetation och människobebyggelse. Den ökade fuktigheten och växtlivet stabiliserade marken och minimerade dammskum.

"Saharaöknen var relativt våt då, "sa Yuan. Nordafrikanska sedimentkärnor utanför kusten och pollenregistreringar visar att det var mer nederbörd och vegetation närvarande." Damm var mycket sällsyntare. "

Även om dammtransporten har ökat sedan dess, forskargruppen fann att både naturliga processer och mänsklig aktivitet nu sannolikt driver jorden tillbaka mot ett dammminimum när klimatet värms.

Havets yttemperaturer påverkar direkt vindhastigheter, så när norra Atlanten värmer i förhållande till södra Atlanten, passatvindarna som blåser dammet från öst till väst blir svagare. Som ett resultat, de långsammare vindarna tar upp och transporterar mindre damm från Sahara.

Förutom att bära mindre damm, de försvagade vindarna tillåter också att bandet med stadigt regn som korsar tropikerna kan driva norrut över mer av öknen, som dämpar dammet och hindrar det från att svepas bort. Mindre damm i luften, som kan reflektera solsken bort från jordens yta som ett solskydd, betyder att mer solljus och värme når havet, värmer det ytterligare. Sammantaget skapar detta en återkopplingsslinga med varma havsytemperaturer som leder till minskat damm, och minskat damm bidrar i sin tur till ytterligare uppvärmning, kombineras för att påverka klimatet, luftkvalitet, och storm- och orkanbildning.

Från damm till dammpåverkan

"Damm spelar en stor roll i jordsystemet, "sa Hongbin Yu, en atmosfärisk forskare på Goddard. "En minskning av damm när klimatet värms kan ha stor påverkan på en mängd olika fenomen, men dessa potentiella effekter kan vara bra eller dåliga. "

På sin resa över Atlanten, Sahara -damm sprinklar ut i havet, mata det marina livet, och på samma sätt växtliv när det landar. Mineraler som järn och fosfor i dammet fungerar som ett gödningsmedel för Amazonas regnskog, Jordens största och mest biologiska mångfald tropiska skogar. Regn tvättar många av dessa värdefulla näringsämnen från jorden till Amazonas avrinningsområde, att göra näringstillförseln från Afrika viktig för att upprätthålla en sund vegetation.

Även om afrikansk dammtransport spelar en viktig roll i uppkomsten av jordar och upprätthåller vegetation, Yu säger att det finns några negativa effekter eftersom ökningen av näringsämnen kan leda till skadliga algblomningar utanför Floridas kust, och korallrevsjukdomar och dödsfall kopplat till dammavsättning.

Invånare i Karibien kan också se vissa fördelar eftersom mindre damm innebär bättre luftkvalitet. Andning av damm är särskilt farligt för barn, de äldre, och de med andningssjukdomar som astma. That led a team from NASA Earth Applied Sciences Program to develop an early-warning system for Puerto Rico that now provide three days of lead time before a Saharan dust storm reaches the island, giving doctors and public health officials time to prepare and work with meteorologists on air quality alerts. They use data from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometers (MODIS) on NASA's Terra and Aqua satellites, the Advanced Baseline Imager (ABI) instrument aboard the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES-16 EAST), and the Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) on the joint NASA/NOAA Suomi NPP satellite were employed to help detect the advancing Saharan dust plume before it reached islands like Puerto Rico this past year, so that at-risk communities could prepare for the potentially adverse health effects.

Will the Dust Settle?

"The final piece of the story is looking to the future, " said Yuan. "We want to know what the Sahara dust will be, given the climate change picture we are painting. But directly predicting dust activity is really hard because it involves a lot of processes."

With projected global warming, the research team used model data from the Coupled Model Intercomparison Project 5 (CMIP5) that indicate at least a 30% reduction in Saharan dust activity from current levels over the next 20 to 50 years, and a continued decline beyond that.

"The minimum humans experienced during the African Humid Period will likely be surpassed because of climate change, " Yuan says of the dust levels during the African Humid Period. As the plumes of dust decline, so will their impacts on vegetation an ocean away.