Blåsiga områden högt uppe i atmosfären kan transportera föroreningar som damm eller sot tusentals mil runt om i världen och störa vardagen för tusentals människor.

Förra sommaren, "Godzilla" kom för Karibien och USA:s Gulf Coast. Detta speciella monster var inte av sci-fi-varianten, men, snarare, en massiv dammstorm sparkade upp av vindar från Saharaöknen och förde bort ett hav. Dammstormen var ett extremt exempel på ett fenomen som inträffar regelbundet:den globala transporten av damm, sot, och andra luftburna partiklar, gemensamt känd som aerosoler, av vindstrålar i atmosfären. Resultatet är bildandet av vad som kallas aerosolatmosfäriska floder.

Att få en bättre förståelse för hur dessa partiklar transporteras runt om i världen är viktigt eftersom vissa aerosoler kan ge näring till regnskogens jord, hjälpa eller hindra molnbildning, minska sikten, eller påverka luftkvaliteten – vilket kan påverka människors hälsa. Men studier av aerosoltransporter har tenderat att fokusera på enskilda händelser i en viss del av världen. Det fanns inte riktigt ett sätt att se på dem i en holistisk, globalt sätt.

I en första, en ny studie publicerad i tidskriften Geofysiska forskningsbrev gör just det. Fem typer av aerosoler är av särskilt intresse för forskare:damm, två sorters kolpartiklar (sot och organiskt kol), sulfat (avges under händelser som vulkanutbrott eller förbränning av fossila bränslen), och havssalt. Författarna identifierade var aerosol-atmosfäriska floder tenderar att inträffa och hur ofta extrema händelser, liknande Godzilla-dammstormen, hända varje år. Att göra detta, de tog ett datorprogram som de tidigare utvecklat för att upptäcka atmosfäriska floder runt om i världen som flyttar vattenånga och producerar nederbörd, och de modifierade den för att upptäcka aerosol-atmosfäriska floder istället.

Övergången från att använda atmosfäriska floder för att studera vattenångans rörelse till att använda dem för att studera aerosoltransport var något av en uppenbarelse, eftersom forskare bara började använda det globala detektionsramverket för atmosfäriska floder för att titta på rörelsen av extrema mängder vattenånga för ungefär sex år sedan. Konceptet med atmosfäriska floder är bara cirka 20 år gammalt.

"Det tog forskarna tid att känna igen och utnyttja atmosfäriska floder som ett koncept, " sa Duane Waliser, en av studiens medförfattare och en atmosfärsforskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien. Och det var inte förrän Waliser pratade med sin kollega, Arlindo da Silva, en aerosolforskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, om det atmosfäriska flodkonceptet som en lampa tändes för båda forskarna. "'Vi borde ta vår algoritm och tillämpa den på din aerosoldatauppsättning, "" sa Waliser.

Plats, Plats, Plats

Efter att ha modifierat den atmosfäriska flodalgoritmen för aerosol-atmosfäriska floder, studiens författare tillämpade den på en toppmodern rekonstruktion av jordens atmosfär som kallas Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications, Version 2 (MERRA-2) från NASA:s Global Modeling and Assimilation Office. Den innehåller datauppsättningar från satelliter, luftburna instrument, och sensorer på marken från 1980 till idag för att producera en representation av strukturen i jordens atmosfär var sjätte timme.

MERRA-2 gjorde det möjligt för forskarna att se tillbaka i tiden för att analysera platsen och frekvensen av aerosolfloder runt om i världen från 1997 till 2014. Studieförfattarna fann att regioner inklusive Sahara, Patagonien, asiatiska öknar, och Namibia är stora källor till damm aerosol atmosfäriska floder, medan områden som östra USA, södra Amazonas och Afrika, och norra Indien tenderar att producera sådana som domineras av sot till följd av skogsbränder och förbränning av fossila bränslen.

Analysen visade också att dessa atmosfäriska floder tenderar att flytta stora mängder aerosoler i ett begränsat antal extrema händelser istället för i en jämn ström under hela året.

"Vi blev förvånade när vi upptäckte att ett fåtal större evenemang om året kan transportera mellan 40% och 100% av de aerosoler som flyttas av atmosfären, " sa Sudip Chakraborty, en atmosfärsvetare vid JPL och en studie medförfattare.

Nu när forskare har ett sätt att se på aerosol-atmosfäriska floder globalt, ramverket ger dem ett sätt att studera hur dessa partikelbelastade floder på himlen påverkar jordens klimat. Detta inkluderar hur aerosoler interagerar med moln för att potentiellt överladda stormar, hur de fångar eller reflekterar värme i atmosfären, och om fenomen som El Niño och La Niña påverkar atmosfäriska aerosolfloders vägar och frekvens.

Det nya tillvägagångssättet ger också forskare insikt i hur aerosol-atmosfäriska floder kan påverka samhällen runt om i världen, genom deras inverkan på luftkvalitet och synlighet och deras förmåga att förflytta växtpatogener som kan påverka grödor. "När du inser att mycket av transporten sker i bara några få stora evenemang, då vet du att fokusera på de där stora händelserna, sa da Silva.