Förbryllande skidåkare, enstaka brungula plymer sveper över Colorados skidorter under vintern och våren. Istället för att undra, forskare ledda av forskare vid Pacific Northwest National Laboratory bestämde sig för att gå till botten med plymens källa och innehåll. Deras forskning, nu publicerad i Journal of Atmospheric Sciences fann att plymerna innehåller otaliga dammpartiklar som transporteras från avlägsna ökenområden i Asien och Afrika - damm från tusentals miles away resor till västra USA av höghöjdsvindar över Stilla havet. Forskarna fann också att den atmosfäriska livslängden för de större dammpartiklarna är längre än förväntat. Klimatmodeller hade alltid antagit att de största partiklarna skulle falla ut och inte transporteras så långa sträckor.

Många atmosfäriska processer, såsom långväga transport av partiklar och deras avlägsnande från atmosfären med regn och snö, till stor del beror på partikelstorleken. Bara av deras storlek, stora partiklar är till synes mer mottagliga för detta avlägsnande än mindre. Klimatmodeller använder en förenklad representation av dessa komplexa och storleksberoende processer för effektivitetens skull. Särskilt, klimatmodeller förutspår att dammpartiklar med stora storlekar kan förbli suspenderade i atmosfären endast över relativt korta avstånd, reser bara hundratals mil bort från sitt ursprung.

Denna studie ger ny insikt i utvecklingen av stora dammpartiklar under deras resa över Stilla havet från Asien och Afrika. Den överraskande slutsatsen är att dessa partiklar kan förbli suspenderade i atmosfären mycket längre och färdas över anmärkningsvärt större avstånd - tusentals snarare än hundratals miles som modellerna förutspår. Resultaten ger viktiga data för forskare att finjustera modellerna med den senaste förståelsen av atmosfärisk transport.

PNNL-forskare samarbetade med medarbetare från University of Nevada, University of Wisconsin, Desert Research Institute, och National Oceanic and Atmospheric Administration för att identifiera och karakterisera en större dammhändelse vid forskningsplatserna på hög höjd i Colorado med hjälp av en integrerad, markbaserad datauppsättning av aerosolegenskaper och sofistikerade högupplösta simuleringar av dammutveckling med hjälp av en kemisk transportmodell.

Forskarna kompletterade sin karakterisering av dammhändelser genom att analysera motsvarande lågupplösta simuleringar från en klimatmodell, satellitobservationer, och ytterligare markbaserade mätningar i Asien och västra USA. Teamet jämförde sina simuleringar med hög och låg upplösning för att visa en bättre matchning för både markbaserade och satellitdata.

Det nya modelleringsramverket - med starkt kopplade observations- och modelleringskomponenter - har potential att uppskatta osäkerheter i klimatmodellförutsägelser associerade med transportrelaterade processer. Teamet planerar att tillämpa detta ramverk på olika klimatviktiga regioner där de är integrerade, markbaserade aerosolegenskapsdatauppsättningar är tillgängliga.