一阵尘暴接近凤凰。

一阵尘暴接近凤凰。alan stark /Flickr

气候连接:解开令人惊讶的灰尘生态

随着干旱加剧和发展扩张,吹向地球的沙尘量也在增加,影响着从高山融雪到疾病传播的一切。科学家们刚刚开始了解在一个变暖的世界里尘埃的复杂动态。

在科罗拉多州的落矶山脉上的雪地里,事情并不像往常一样原始。沙漠的灰尘来自西南部的灰尘在越来越大的数量上航行并沉淀到覆盖峰的雪地上,通常用红色和棕色的色调划线。

落在雪地上的灰尘量从一年增加。从2005年到2008年,大约五倍的灰尘落在落基山脉,如19世纪,那些年份的研究人员的特点是近期尘土飞扬的学习。然而,在2009年和2010年,落基山脉看到了一个极端尘埃情景,吹到山上的灰尘量比那些中等年多的五倍。科学家们所说的原因正在增加干旱 - 与温暖的气候和人类发展有关。

因为较暗,尘埃飘扬的雪吸收更多的太阳能,比纯白色雪更快地温暖,这意味着雪覆盖早些时候 - 很多。“这根本不是微妙的,”说杰夫认为是科罗拉多州博尔德国家雪和冰数据中心的研究科学家。“熔体有30到60天的差异。在一个更大的流域,它是巨大的。“

随着雪消失得更早,生长季节明显延长,植物消耗更多的水分并将其蒸发到大气中。这些水本来会流入溪流,但现在已经流失了。迪夫说,这意味着在沙尘年代流入科罗拉多河的水量减少了5%,这是一个相当可观的数字。融雪速度越快,也会产生一连串的影响,深色、裸露的地面会吸收更多的热量,使大气变暖。

在全球的其他山脉中发生了同样的现象,最重要的是喜马拉雅山脉和高加索山脉,在那里进行了放牧,荒漠化和开发正在发生冰川和积雪的地形上,增加了这些表面上的灰尘。

随着农业和其他发展进入干旱地区,植被遭到破坏,土壤暴露在风蚀之下。

温暖气候的主要影响是众所周知:更热的温度,更多 - 更强烈的风暴,融化冰川和海冰,在许多地区的干燥气候和其他人的天气。但有些研究人员表示,气候变化的一个主要因素被忽视:灰尘。灰尘在世界生态过程中起着基本作用,随着气候变化而变化的动态变化。

虽然该问题研究得很差,但很明显,粉尘动态以两种主要方式转移。人类是大气中增加灰尘的主要原因。作为农业,放牧和其他发展的地方,如非洲的喇叭或美国西南部蔓延到干旱地区,植被被摧毁,将土壤暴露在风侵蚀。此外,由于温暖的气候导致的干旱增加是尘埃问题的主要原因,因为它杀死了植被并揭开了土壤,让它变得越来越多。

这既有积极的影响也有消极的影响。例如,更多的灰尘意味着更多的营养物质和矿物质,如铁,被长距离运输,这刺激了海洋浮游生物的生长——海洋食物链的一个重要环节。但是,越来越多的沙尘可能会给世界部分地区带来严重的问题,从一些山区的水量减少到人类接触沙尘传播的病原体增加,这是一个日益令人担忧的健康问题。

2009年,在一个极端的尘埃期间,灰尘在科罗拉多州的圣胡安山区覆盖了雪。

2009年,在一个极端的尘埃期间,灰尘在科罗拉多州的圣胡安山区覆盖了雪。克里斯·兰德里/雪和雪崩研究中心

在美国,2017年国家气候评估发现温暖的温度降低了西部地区的土壤水分,并且还预测了未来几年的干旱。这些因素杀死了保持土壤的植被,已经导致了更多的尘暴。随着海洋温度升温,太平洋吹的风随着太平洋而涌现的风。反过来,在北风的干旱北风中吸取,在美国西南部的土壤中吸水。尘埃风暴的频率自20世纪90年代以来翻了一倍多- 根据一项研究,每年20岁至48岁至48人,这可能会继续增加。

在世界的另一边,一些地区的天气模式已经以不同的方式转移。在撒哈拉沙漠的降雨增加了由于海洋温度较高,这意味着在大西洋横跨大西洋向西吹尘埃。中国和南美洲沙漠中的沙尘暴也有所下降,并在美国的大平原中预计将降低 - 所有这些都是由于刺激植物生长的降水量增加,将土壤覆盖土壤。

四处游荡的尘埃是一种古老而重要的地质现象,因为尘埃携带着营养物质,调节着地球上生命的分布。一个最近的研究found that dust from the Gobi Desert — one of the world’s two major sources of dust, along with the Sahara — has long ridden the jet stream and settled in the Sierras in California, where it provides an essential source of life-giving phosphorous for the giant sequoias and other trees in that phosphorous-limited ecosystem. The study found that dust provides even more phosphorous than the other major source — the weathering of bedrock in the mountains.

“灰尘是世界各地生态系统的连接器,”河畔加利福尼亚大学的植物病理学家和微生物学家艾玛·艾尔逊和微生物学家艾玛····群家和研究。

2009年澳大利亚的一场巨大的沙尘暴,被称为红黎明,如悉尼海滨所见。

2009年澳大利亚的一场巨大的沙尘暴,被称为红黎明,如悉尼海滨所见。wilf /Flickr

营养丰富的灰尘也至关重要,也是在海洋中。“粉尘沉积提供非常稀缺供应的营养素,”科罗拉多大学环境生物地球化学教授Jason Neff说。“钢铁,磷,氮,碳等开放海洋的微量营养素导致较高的海洋生产力。”一个案例:澳大利亚的大规模2009年尘暴红色黎明(这是那里历史上最大的土壤流失),接着是另一场大的沙尘暴,由于风吹土壤中的高铁含量,导致塔斯曼海浮游植物的生长大幅飙升。当海藻进行光合作用时,这种浮游植物可以从大气中吸收大量的二氧化碳。

除尘云和气溶胶颗粒含有它们的气氛对其他方式的气候产生重大影响,例如阳光堵塞地球。但是这个研究领域是年轻和复杂的,科学缺乏,为未来的气候模型增加不确定性。“气溶胶影响气候的方式取决于它们的大小,它们的颜色,它们在大气中的高度,它们如何与水蒸气相互作用,”Neff说。“气溶胶是一个艰难的区域,因为它们可以温暖,或者它们可以根据它们的成分和它们的位置冷却。”

从粉尘增加的一个经过验证的影响是人类健康。在美国,尘埃风暴的增加导致更多的案例谷热是一种生活在沙漠土壤中的真菌,变成了灰尘的空气传播,然后被吸入。近年来,亚利桑那州和加利福尼亚州的山谷热量案件数量急剧增加。2000年,加利福尼亚州和亚利桑那州报告总计2,757例谷热。这个数字上升了2011年到22,164在经历了几年的风尘笼罩之后。这两个州去年报告了11459例谷热病例,其中57例死亡发生在亚利桑那州。这种急剧上升不仅是因为风力和干旱的增加,还因为发展的增加,包括公用事业规模的太阳能项目的建设。

在美国西南部,尘埃风暴的增加导致了更多的山谷热病例。

安特耶·劳尔说:“所有这些太阳能农场,特别是在莫哈韦地区,都在对大片区域进行分级,所有的植被都被移除,他们保持分级,因为他们不希望植被干扰这些太阳能电池板。”贝克尔斯菲尔德加州州立大学研究这种疾病的微生物生态学家。干旱和降雨模式的变化也有利于引起谷热的孢子。德克萨斯州和加利福尼亚州的军事训练场地产生了巨大的尘埃云,从卫星上都能看到。

在日本,有川崎病这是一种罕见的疾病,会导致血管发炎,尤其是冠状动脉发炎。细菌或病毒(没有人确定)可以通过从戈壁沙漠吹来的黄色沙尘暴传播。

在干燥的季节,从大西洋到红海,吹过中非的中非的尘埃风,造成一些叫做的东西脑膜炎带,所谓的因为那里的细菌疾病的爆发而被称为。

在美国,凤凰城和图森,亚利桑那州是巨人的零哈布沙暴- 尘埃暴风雨的阿拉伯语学期 - 由雷暴的强风搅拌,可以是一英里高,整个城市的英里。凤凰城平均每年三个。哈诺斯是亚利桑那州第三大最危险的天气类型,仅次于极端温度和骤发洪水,因为这种天气在没有任何预警的情况下突然上升,大大降低了能见度,并造成交通事故。它们还携带疾病、细菌、牲畜围场的粪便、除草剂、杀虫剂和其他对人类健康有害的污染物。

随着人类对地球影响的加剧,尘埃在地球自然系统中所扮演的角色直到现在才变得更加突出。正如研究员阿伦森的团队在他们对飘过加州山脉的戈壁沙尘的研究中所说的那样,“量化沙尘的重要性……对于预测生态系统将如何应对全球变暖和更多地利用土地至关重要。”