Uttorkningen av Aralsjön har gjort Centralasien 7 % dammare under de senaste 30 åren. Mellan 1984 och 2015 nästan fördubblades stoftutsläppen från den växande öknen från 14 till 27 miljoner ton. Detta är resultatet av en studie från Leibniz Institute for Tropospheric Research (TROPOS) och Free University of Berlin.
Mängderna av damm har förmodligen underskattats hittills eftersom två tredjedelar av det virvlas upp under molnig himmel och därför kan gå obemärkt förbi av traditionella satellitobservationer, rapporterar forskarna vid den andra centralasiatiska DUst-konferensen (CADUC-2), som är äger rum 15–22 april 2024 i Nukus, Uzbekistan, nära fd Aralsjön.
Dammet äventyrar inte bara invånarna i regionen, utan påverkar också luftkvaliteten i huvudstäderna Tadzjikistan och Turkmenistan. Dessutom kan det påskynda smältningen av glaciärer och därmed förvärra vattenkrisen i regionen.
Fram till början av 1960-talet var Aralsjön i Centralasien den fjärde största sjön i världen med en yta på 68 000 kvadratkilometer – matad av floderna Amu Darya och Syr Darya från bergskedjorna Pamir och Tian Shan. På grund av den överdrivna användningen av floderna för jordbruksbevattning nådde allt mindre vatten sjön. Som ett resultat torkade enorma områden ut, sjön krympte till en bråkdel av sin storlek och det mesta blev en öken.
Aralkumöknen anses nu vara en av de viktigaste konstgjorda dammkällorna på jorden. Med sina 60 000 kvadratkilometer är denna nya öken mycket mindre än de närliggande naturliga öknarna Karakum (350 000 kvadratkilometer) i söder i Turkmenistan och Kyzylkum (300 000 kvadratkilometer) i sydost i Uzbekistan och Kazakstan. Men dammet från Aralkumöknen anses vara mycket farligare eftersom det innehåller rester av gödningsmedel och bekämpningsmedel från tidigare jordbruk.
Aralsjön är inte den enda sjön i Centralasien och Mellanöstern som har minskat dramatiskt under de senaste decennierna. Urmiasjön i nordvästra Iran och sjön Hamoun i gränsregionen Iran-Afghanistan har också blivit lokala tunga dammkällor. Denna ökenspridning har därför en stor inverkan på klimatet och levnadsvillkoren för människorna i regionen. Internationell vetenskaps intresse för att bättre förstå dessa processer är i motsvarande grad stort, för att bättre kunna bedöma framtida trender fram till det globala klimatet.
För att uppskatta effekterna av damm från Aralkumöknen använde TROPOS och FU Berlin-teamet COSMO-MUSCATs atmosfäriska dammmodell, som simulerar utsläpp, atmosfäriska koncentrationer och strålningseffekter av dammpartiklar. En utmaning var de begränsade uppgifterna om jord- och ytegenskaperna i Aralkumöknen. Den andra utmaningen var de olika vindriktningarna under olika år.
Vindar från västliga riktningar kan dominera dammstormsaktiviteten, men även norr, öst och söder spelar roll beroende på årstid. Med uppvärmningen av Arktis kan västliga vindströmmar bli ännu vanligare på vintern, med konsekvenser för människorna öster om öknen:i ett årligt genomsnitt kan upp till hälften av dammet för närvarande redan gå österut.
Särskilt jordbruksområdena längs Syr Darya påverkas negativt av dammet, men även i de stora städerna i Centralasien som Ashgabat (huvudstad i Turkmenistan) och Dushanbe (huvudstad i Tadzjikistan) känns dammet fortfarande, även om de är mer än 800 kilometer bort.
Baserat på modellstudien för centralasiatiskt damm som presenteras i Journal of Geophysical Research:Atmospheres 2022 undersökte teamet under ledning av Jamie Banks från FU Berlin och TROPOS effekten av Aralkum-damm på strålningseffekter över Centralasien för att bättre förstå effekten av ökande dammstormar på klimatet.
COSMO-MUSCAT modellsimuleringar användes för att kvantifiera de direkta strålningseffekterna (DRE) av Aralkum-damm och de associerade effekterna på atmosfären. Den andra studien är för närvarande i diskussions- och granskningsprocess som ett förtryck i open access-tidskriften Atmospheric Chemistry and Physics .
På marken har damm en kylande effekt under dagen eftersom det dämpar solljuset, och en värmande effekt på natten eftersom det reflekterar den långvågiga värmestrålningen. Dammets nettostrålningseffekt kan därför vara kylande eller värmande, beroende på dammets höjd i atmosfären, tid på dygnet, årstid, ytalbedo och dammets exakta mineralogiska och optiska egenskaper.
"När man ser på förändringarna mellan det förflutna och nuet, har den nära fördubblingen av stoftutsläppen över Aralsjön/Aralkum-regionen lett till en ökning av både strålningskylning och strålningsvärme vid ytan och i atmosfären", rapporterar Dr Jamie Banker.
"Dessa "nya" dammhändelser inträffar dock inte under hela året, utan i episoder i juni, september, november, december och mars. I ett årsgenomsnitt svalnar Aralkum-dammet troligen både vid ytan och i atmosfären, men endast minimalt vid -0,05 ±0,51 watt per kvadratmeter."
Utöver strålningseffekterna har forskarna också funnit indikationer på att dammet kan förändra de storskaliga vädermönstren:Aralkumdamm ökar lufttrycket på marknivå i Aralregionen med upp till +0,76 Pascal på den månatliga tidsskalan, vilket innebär en förstärkning av den sibiriska höjden på vintern och en försvagning av den centralasiatiska värmen låg på sommaren.
Eftersom många frågor om dammets klimateffekter fortfarande är obesvarade rekommenderar forskarna att man undersöker de optiska egenskaperna hos detta damm mer i detalj. Deras kunskap förbättrar den satellitbaserade och därmed storskaliga fjärravkänningen av mineraldamm. Leibniz juniorforskargrupp OLALA (Optical Lab for Lidar Applications), som grundades på TROPOS i Leipzig 2023, kommer att ta itu med denna utmaning under de kommande åren.
Studierna understryker att ökande ökenspridning på grund av uttorkning av sjöar inte bara är ett lokalt problem, utan påverkar stora regioner. Öknar sprider sig särskilt snabbt i Mellanöstern och Centralasien. Till detta bidrar också glaciärernas reträtt i de höga bergen. De nya uppgifterna om dammkällan i Aralsjön hjälper till att bättre bedöma hur ökendamm påverkar klimatet.
Mer information: Jamie R. Banks et al, Radiative cooling and atmospheric perturbation effects of dust aerosol from Aralkum Desert in Central Asia, Atmospheric Chemistry and Physics (2023). DOI:10.5194/egusphere-2023-2772
Journalinformation: Journal of Geophysical Research - Atmospheres , Atmosfärskemi och fysik
Tillhandahålls av Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. V.
