Ny forskning från University of Kansas publicerad i Earth-Science recensioner ger inblick i ett av världens mest kraftfulla monsunsystem:den indiska sommarmonsunen. Studien beskriver hur monsunen, av avgörande social och ekonomisk betydelse för befolkningen i regionen, överladdas av atmosfäriska dammpartiklar som svepts upp av vindar från öknar i Mellanöstern.

"Vi vet att damm kommer från öknen, när den lyfts upp av starka vindar i atmosfären, kan absorbera solstrålning, " sa huvudförfattaren Qinjian Jin, lektor och akademiskt program anknuten till KU:s institution för geografi &atmosfärsvetenskap. "Dammet, efter att ha absorberat solstrålning, blir väldigt varmt. Dessa dammpartiklar suspenderade i atmosfären kan värma atmosfären tillräckligt för att lufttrycket kommer att förändras - och det kan resultera i förändringar i cirkulationsmönstren, som vindarna."

Detta fenomen, kallad en "förhöjd värmepump, " driver fukt till den indiska subkontinenten från havet.

"Den indiska sommarmonsunen kännetecknas av starka vindar på sommaren, " sa Jin. "Så när vindarna ändras, fukttransporten från hav till land kommer att förändras, och följaktligen kommer de att öka nederbörden. Nederbörden är mycket viktig för människor som bor i södra Asien, speciellt Indien, och viktigt för jordbruk och dricksvatten."

Medan dammet från Mellanöstern ökar kraften i monsunerna på den indiska subkontinenten, det finns också en omvänd effekt som resulterar i en positiv återkopplingsslinga där monsunerna kan öka vindarna i Mellanöstern för att producera ännu fler dammaerosoler.

"Monsunen kan påverka stoftutsläpp, " sa Jin. "När vi har en starkare monsun, vi har uppvärmning i den övre atmosfären. Konvektionen i samband med monsunen kan gå upp till en mycket hög höjd, så mycket som 10 kilometer. När detta luftmönster över monsunen värms upp, du producerar något som en våg. Tvärs över området, du kommer att ha högt tryck, sedan lågt tryck, sedan högt tryck. Dessa vågor kan transportera luft till Mellanöstern. Luften kommer uppåt över den indiska subkontinenten, går sedan till Mellanöstern och går nedåt – och när den nedåtgående luften träffar ytan, den kan ta upp mycket damm aerosoler."

Jins medförfattare på tidningen är Bing Pu, biträdande professor i geografi &atmosfärsvetenskap vid KU; Jiangfeng Wei vid Nanjing University of Information Science and Technology i Nanjing, Jiangsu, Kina; William K.M. Lau från University of Maryland och Chien Wang från Laboratoire d'Aerologie, CNRS/UPS, Toulouse, Frankrike.

Deras arbete omfattade en genomgång av litteratur om förhållandet mellan damm från Mellanöstern och de indiska sommarmonsunerna, tillsammans med original forskning med hjälp av superdatorer för att bättre förstå fenomenet.

Även om det har varit känt att en "förhöjd värmepump" existerar på grund av damm som kommer från den arabiska halvön, Jin och hans kollegor argumenterar för en annan källa i Sydasien som underblåser effekten av aerosoliserat damm på de indiska sommarmonsunerna:den iranska platån.

"Den iranska platån ligger mellan Mellanöstern och den tibetanska platån, och den iranska platån är också mycket hög, " sa Jin. "Landet på hög höjd, när solstrålningen når ytan, kommer att bli väldigt varmt. Över denna heta iranska platå, vi kan förvänta oss förändringar i monsuncirkulationen och samtidigt kan den heta luften över den iranska platån också stärka cirkulationen över Arabiska halvöns öknar. Så, den iranska platån kan öka stoftutsläppen från Mellanöstern, samt monsuncirkulation och monsunnederbörd. Den iranska platån är en annan drivkraft som kan förklara förhållandet mellan damm från Mellanöstern och indiska sommarmonsunen."

Jin sa att tidningen utforskar tre andra mekanismer som påverkar den indiska sommarmonsunen. Den ena är den snöförmörkande effekten, där svart kol och damm minskar snöns reflektionsförmåga, uppvärmning av landet och troposfären ovanför. En annan är den soldimande effekten, där aerosoler i atmosfären får landytan att svalna. Slutligen, forskningen överväger hur aerosoliserat damm kan fungera som ismolnkärnor, som kan "förändra de mikrofysiska egenskaperna hos ismoln och följaktligen den indiska sommarens monsunregn."

KU-forskaren sa att förståelse av dessa mekanismer och klimateffekter av damm kommer att visa sig vara av ökande betydelse inför globala klimatförändringar.

"Detta gäller särskilt för Asien - det finns klimatprognoser som visar att i vissa områden i Asien, landet kommer att bli torrare, " sa Jin. "Så, vi förväntar oss mer stoftutsläpp och damm kommer att spela en viktigare roll under en tid framöver i Asien. Vi har mycket antropogena utsläpp, eller luftföroreningar, i östra Kina, Östasien och Indien. Men när människor försöker förbättra vår luftkvalitet, förhållandet mellan naturligt damm och antropogen aerosol kommer att öka - det betyder att damm kommer att spela en viktigare roll i framtiden."