Under den senaste månaden, delar av Europa drabbades av intensiva dammstormar. Först, en massiv stoftplym som har sitt ursprung i nordöstra Algeriet orsakade rödaktig himmel i stora delar av Europa. Sedan, dammavlagringar färgade de snötäckta Pyrenéerna och Alperna bruna. I slutet av februari, ett dammutbrott från Sahara drabbade Kanarieöarna allvarligt innan det gick mot kontinentala Europa, når så långt norrut som Skandinavien.

Även om sådan intensiv och ihållande dammaktivitet är ovanlig, det är inte ovanligt att Europa upplever några stora dammutbrott varje år.

Varför är damm ett problem?

Ökendamm produceras av vinderosion av torra och halvtorra ytor. Det påverkar vädret, klimat och atmosfärisk kemi, levererar järn och fosfor till mark- och havsekosystem, och ökar fotosyntesen och den biologiska produktiviteten.

Även om det finns vissa positiva effekter, övergripande dammstormar har allvarliga negativa effekter, särskilt i länder i vindriktningen från större källor i norra Afrika, Mellanöstern, och Central- och Östasien. I sådana regioner, de ovanligt höga dammhalterna som nåddes i Europa i februari är vanliga.

Dammstormar ökar ögoninfektioner och förekomsten av andnings- och kardiovaskulär sjuklighet och dödlighet, och är associerade med förekomsten av hjärnhinneinflammation i afrikanska Sahel. Intensiva utbrott kan störa kommunikationen, tvinga fram stängning av vägar och flygplatser på grund av dålig sikt, och kan skada åkermarker och boskap.

Damm påverkar produktionen av solenergi genom att minska solstrålningen på ytan och genom att ansamlas på ytan av solpaneler. Damm som avsätts på snö minskar drastiskt dess reflektionsförmåga och ökar absorptionen av solstrålning, leder till en snabbare smältning av snöpackningen.

Minska källor eller mildra effekter?

Begränsning av källor är möjlig i regioner där vinderosion förvärras av mänskliga aktiviteter som stör marken, inklusive beskärning, boskap betar, rekreation och förort, och vattenavledning för bevattning. Ett klassiskt exempel är 1930-talets "Dust Bowl" på High Plains i USA, där dålig markförvaltning tillsammans med torkans varaktighet ledde till stark vinderosion och dammstormar i en aldrig tidigare skådad omfattning.

När dammkällorna är av naturligt ursprung (t.ex. ett ökenområde), begränsning av källor är möjlig genom att stabilisera ytan och placera ut staket när man blåser sand och damm utmanar mänskliga aktiviteter. Dock, varken är genomförbara eller önskvärda i stor skala. Globalt, potentialen för begränsning av källan är ganska begränsad, vilket gör det ännu viktigare att minska effekterna.

Att mildra de negativa effekterna av dammstormar, snarare än deras källor, kräver övervakning, modellering, prognoser och system för tidig varning. De taktiska begränsningsapplikationerna fokuserar på åtgärder som kan vidtas på kort sikt, närhelst prognoser förutsäger en dammstorm vid en viss plats och tid. Till exempel, dammprognoser kan hjälpa sjukhus att förutse toppar i respiratorrelaterade akutbesök, optimera tiden för plantering och skörd av grödor, skydd för boskap, hantera scheman för solenergiproduktion och rengöring av solpaneler, och minimera den tid då förfaranden för dålig sikt på flygplatser är på plats.

Strategiska begränsningsansökningar är de som är relaterade till långsiktig planering och investeringar, till exempel beslutet om var ett solkraftverk ska placeras. En annan applikation är att hjälpa till med bedömningar efter dammstorm, eftersom regeringar och internationella institutioner behöver veta de exakta orsakerna till försämring av luftkvaliteten, epidemiska utbrott eller skador på skörden. Till sist, vetenskapliga samfund, såsom folkhälsosamfundet, behöver rumsligt och tidsmässigt lösta dammdata för att bedöma effekterna av dammpartiklar på en rad åkommor.

Modellerings- och prognosfunktioner

Det finns en enorm ansträngning för att utveckla tillförlitliga globala och regionala dammmodeller och prognoser för att minska påverkan, till exempel vid Världsmeteorologiska organisationens Sand and Dust Storm Warning Advisory and Assessment System Regional Center for Northern Africa, Mellanöstern och Europa.

Dammmodeller använder matematiska och numeriska tekniker för att simulera den atmosfäriska dammcykeln – inklusive hur damm avges, transporteras och deponeras, och även hur den interagerar med solstrålning och moln.

För att beräkna stoftutsläpp, vi använder indataparametrar – yta, mark och meteorologiska egenskaper. Dock, framgången för utsläppssystem begränsas av parameterosäkerheter, inklusive de som är relaterade till rumsliga och tidsmässiga heterogeniteter. Verkligen, på grund av det olinjära sambandet mellan vind- och dammmobilisering, små fel på ytvindhastigheten i modeller kan leda till stora fel i förutspådda stoftutsläpp. De processer som styr avsättningen av dammpartiklar, särskilt de som är grova, är också föremål för betydande osäkerhet.

Allt som allt, dammmodeller uppvisar relativt bra beteende när dammutbrott orsakas av system i synoptisk skala – dvs. med funktioner runt 1, 000 kilometer tvärs över eller mer. Ett bra exempel är den framgångsrika förutsägelsen av februarihändelserna i Europa när det gäller timing och geografisk förlängning.

Utmaningar framöver

I kontrast, representationen av habuobs – enorma väggar av blåsande sand och damm som produceras av kraftiga neddrag som regelbundet förekommer i torra och halvtorra områden – kräver att konvektion uttryckligen löses, vilket innebär en enorm utmaning.

Dammprognoser som använder faktiska satellitaerosoldata presterar bättre än prognoser som bara beror på modellering för att definiera initiala förhållanden. Ytterligare förbättringar av globala observationssystem och assimileringstekniker visar ytterligare spännande perspektiv.

Förutom modell- och prognosförbättringar, att effektivt mildra de negativa effekterna av dammstormar kräver mer arbete. Den begränsade integreringen av kvantitativ damminformation och prognoser i praktiken och politiken beror ofta på bristande förståelse för stormarnas exakta inverkan på vissa sektorer. Andra faktorer inkluderar behovet av produkter skräddarsydda för specifika applikationer; bristen på medvetenhet, förståelse, kapacitet eller strukturer på plats för att använda informationen; och den övergripande utmaningen att införliva osäker information eller prognoser i förvaltningspraxis.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.