Sydvästra Kansas på 1930-talet såg några av de värsta dammstormar som någonsin registrerats i USA, när apokalyptiska moln av tungt damm skrämde och till och med dödade människor, boskap och vilda djur.

Länge sedan, bönder fasade ut den typ av metoder som ledde till Dust Bowl, men damm kan fortfarande skada hälsan, jordbruk och transporter samtidigt som miljöproblemen förvärras. Verkligen, dammstormar kan öka eftersom klimatförändringar orsakar torrare förhållanden. (The National Oceanic and Atmospheric Administration hävdar vindblåsta dammstormar ökade med 240 % från 1990 till 2011 i sydvästra USA.)

I dag, en forskare vid University of Kansas har utvecklat en avancerad teknik för att förutse dammiga förhållanden månader innan de inträffar, lovande transportchefer, klimatologer och människor som lider av hälsoproblem har mycket mer tid att förbereda sig för dammiga förhållanden. Däremot vanliga metoder för att förutsäga damm i luften ger bara några dagars förvarning.

Bing Pu, biträdande professor i geografi &atmosfärsvetenskap vid KU, är huvudförfattare till en ny artikel i Geofysiska forskningsbrev beskriver en metod för långdistansförutsägelse av damm som hennes team använde för att exakt förutsäga dammighet i sydvästra och centrala USA.

"Vi använder en statistisk modell som begränsas av observationsdata och resultatet av en toppmodern dynamisk säsongsbetonad modell som drivs av observationsinformation den 1 december, " sa Pu. "Vi hittade att använda vår metod, vi kan faktiskt ge en skicklig förutsägelse för dammigheten på våren, en av de dammigaste årstiderna i USA, över regionerna sydvästra och Great Plains - två av de dammigaste områdena i USA."

Pu och hennes kollegor, Paul Ginoux och Sarah Kapnick från NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, och Xiaosong Yang från NOAA och University Corporation for Atmospheric Research, kunde förutsäga "varians, " eller dagar då det fanns mer eller mindre damm i luften än genomsnittet.

"Över sydvästra USA, vår modell fångade variansen av dammighet under tidsperioden från 2004 till 2016 med cirka 63 %, " sade Pu. "Angående de stora planerna, cirka 71 % av variansen förklaras."

Pu sa att faktorer som påverkar mängden damm i luften kan vara ytvindar, nederbörd och mängden barhet i landskapet. Dessa typer av data införlivades som nyckelvariabler i prediktionsmodellen.

Enligt Pu och hennes medarbetare, höga halter av luftburet damm kan påverka enskilda människor, transportsystem och jordbruksproduktion.

"Små dammpartiklar tas mycket lätt in i ditt andningssystem och kan sedan orsaka lungsjukdomar som astma - och vissa studier tyder på att det kan finnas något samband med lungcancer, " sade Pu. "Det finns en studie som visar att dammstormar är relaterade till dalfeber i Arizona eftersom svampar kan fästa vid dammpartiklar. Och när det är en kraftig dammstorm, sikten minskar så det kan öka bilolyckorna på motorvägarna. Under 2013, det var svåra dammstormar i västra Kansas som minskade sikten och orsakade problem för lokal trafik. I Arizona, när det råder en stark dammstorm, vanligtvis kallad "haboob", ' dammväggen går upp till några kilometer hög, och detta kan påverka flygplatser — flygplatser måste stänga på grund av dammstormarna. Lyckligtvis, dessa stormar rör sig snabbt och försvinner efter några timmar."

Utöver säkerhet för människor, Pu:s team beskriver i sin studie hur höga dammnivåer kan påverka miljön som helhet.

"Dammpartiklar absorberar och sprider både sol- och markstrålning, vilket påverkar den lokala strålningsbudgeten och det regionala hydroklimatet, " skrev de. "Till exempel, damm har visat sig förstärka svåra torka i USA genom att öka atmosfärens stabilitet, att modulera den nordamerikanska monsunen genom att värma upp den nedre troposfären, och att påskynda snösmältningen och störa avrinning över Upper Colorado River Basin genom dess avsättning på snö."

Pu sa att hon hoppas att en organisation eller statlig myndighet en dag kan köra modellen hon har utvecklat och utfärda säsongsbetonade dammprognoser månader i förväg, särskilt om risken för höga halter av damm orsakar oro.

"Trafiksystem och människors hälsa skulle gynnas mest av denna långsiktiga förutsägelseförmåga om damm och luftkvalitet, " sa hon. "Jag tror att det skulle vara bra om ett institut skulle försöka ge regelbundna förutsägelser om dammighetsvariationer som kan vara till hjälp för flygplatser eller vägtrafik- eller transportchefer. Anläggningar kan planera för tider då det kan finnas mycket damm i närområdet. Det kan till och med påverka lokala bönders planer."

För närvarande, Pu strävar efter att fortsätta att förfina dammförutsägelsemodellen till att inkludera atypiska väderpåverkan och mänsklig aktivitet som kan bidra till dammmönster.

"Vi vill fortsätta att förstå vilka andra faktorer som inte har utforskats i dammets säsongsvariation, " sa hon. "Till exempel, dessa storskaliga faktorer som El Niño-södra oscillationen, och även antropogena faktorer, hur människors inflytande genom jordbruk eller byggprojekt, kan påverka dammutsläppet i framtiden. Självklart, vi vill också fortsätta att samarbeta med människor på NOAA GFDL för att ge dammförutsägelser."