科学家绘制出大西洋两岸的污染物流向图

2021年05月02日 16:01 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

大气层中的多风地区可以将灰尘或烟尘等污染物运送到世界各地数千英里之外,并扰乱成千上万人的日常生活。去年夏天,"哥斯拉"来到了加勒比海和美国墨西哥湾沿岸。这个特殊的怪物并不是科幻作品,而是由撒哈拉沙漠的风吹起的巨大沙尘暴,并被带到了海洋之外。

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这场沙尘暴是一个经常发生的现象的极端例子:尘埃、烟尘和其他空气中的颗粒,统称为气溶胶,被大气层中的风的喷流带到全球。其结果是形成了所谓的气溶胶大气“河流”。

更好地了解这些颗粒是如何在全球范围内传输的非常重要,因为某些气溶胶可以干扰雨林土壤,帮助或阻碍云的形成,降低能见度,或影响空气质量--这可能影响人类健康。但是对气溶胶传输的研究往往集中在世界特定地区的单一事件上。没有一种真正的方法可以从整体和全球的角度来看待它们。

最近发表在《地球物理研究通讯》杂志上的一项研究就是这样做的,这是一个创举。研究人员对五种类型的气溶胶特别感兴趣:灰尘、两种碳颗粒(烟尘和有机碳)、硫酸盐(在火山爆发或燃烧化石燃料等事件中排放的)和海盐。作者确定了气溶胶大气层河流容易发生的地方,以及类似于哥斯拉沙尘暴的极端事件每年发生的频率。为了做到这一点,他们采用了他们以前开发的一个计算机程序,原本用来检测世界各地移动水汽和产生降水的大气层河流,现在他们修改了该程序,以用来检测气溶胶大气层河流。

从使用大气层河流来研究水蒸气的移动到使用它们来研究气溶胶的运输是一个启示,因为研究人员大约在六年前才开始使用大气层河流的全球探测框架来研究极端数量的水蒸气的移动。大气层河流的概念只有大约20年的历史。

"该研究的共同作者之一、美国宇航局南加州喷气推进实验室的大气科学家Duane Waliser说:"科学家们花了时间来认识和利用大气层河流这个概念。直到Waliser与他的同事Arlindo da Silva(位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的气溶胶研究员)谈到大气层河流的概念时,这两位研究人员才恍然大悟。"我们应该采用我们的算法,并将其应用于气溶胶数据集,"Waliser说。

在修改了气溶胶大气层河流的算法后,该研究的作者将其应用于最先进的地球大气层重建,称为研究和应用的现代时代回顾分析,第二版(MERRA-2),来自美国航空航天局的全球建模和同化办公室。它结合了从1980年到现在的卫星、机载仪器和地面传感器的数据集,每六个小时产生一个地球大气结构的表示。

MERRA-2使研究人员能够回顾过去,分析1997年至2014年世界各地的气溶胶大气层河流的位置和频率。研究作者发现,包括撒哈拉、巴塔哥尼亚、亚洲沙漠和纳米比亚在内的地区是尘埃气溶胶大气层河流的主要来源,而像美国东部、亚马逊和非洲南部以及印度北部这样的地区往往产生由野火和化石燃料燃烧产生的烟尘为主的河流。

该分析还显示,这些大气层河流往往在有限的极端事件中移动大量的气溶胶,而不是全年稳定地流动。

"我们惊讶地发现,一年中的几个重大事件可以运送40%到100%的由大气层运送的气溶胶,"JPL的大气科学家和研究报告的共同作者Sudip Chakraborty说。

现在,科学家们有了一种观察全球气溶胶大气河流的方法,该框架为他们提供了一种研究这些天空中充满颗粒的河流如何影响地球气候的方法。这包括气溶胶如何与云层相互作用以潜在地增强风暴,它们如何在大气中捕获或反射热量,以及厄尔尼诺和拉尼娜等现象是否影响大气中气溶胶河流的路径和频率。

这种新方法还使研究人员深入了解气溶胶大气层河流如何影响世界各地的社区,通过它们对空气质量和能见度的影响以及它们移动可能影响农作物的植物病原体的能力。

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