Nel corso del 2020, le temperature superficiali medie globali sono state le più calde mai registrate, legandosi con il 2016 come l'anno più caldo registrato. L'anno scorso è stata anche la stagione degli uragani più attiva fino ad oggi, con molte tempeste in rapida intensificazione. I sistemi di temperatura e meteo interagiscono con, e sono influenzati da, una moltitudine di sistemi terrestri, ciascuno influenzato dal clima di riscaldamento. Uno di questi è il trasporto globale di enormi pennacchi di polvere da un continente all'altro.

A giugno 2020, un pennacchio di polvere "Godzilla" ha viaggiato dal Sahara, il più grande del pianeta, deserto più caldo, attraverso l'Oceano Atlantico fino al Nord America. Mentre questo pennacchio accattivante ha fatto notizia, scienziati della NASA, utilizzando una combinazione di dati satellitari e modelli informatici, prevedere che i pennacchi di polvere annuali dell'Africa si ridurranno effettivamente a 20, minimo di 000 anni nel prossimo secolo a causa del cambiamento climatico e del riscaldamento degli oceani.

Il deserto del Sahara è 3, 600, 000 miglia quadrate (9, 200, 000 chilometri quadrati) di terra arida che si estendeva nella metà settentrionale dell'Africa, arrivando in dimensioni leggermente più piccole rispetto agli Stati Uniti continentali. Oltre 60 milioni di tonnellate della sua polvere minerale carica di sostanze nutritive vengono sollevate nell'atmosfera ogni anno, creando un enorme strato di caldo, aria polverosa che i venti trasportano attraverso l'Atlantico per fornire quei nutrienti all'oceano e alla vegetazione in Sud America e nei Caraibi.

Una recente ricerca della NASA delinea le connessioni simili al domino tra i fattori oltre i confini del deserto e lo sviluppo di pennacchi di polvere. Questi iniziano con le differenze di temperatura tra il Nord e il Sud Atlantico, che quindi influiscono sui venti costanti da est a ovest della regione, nonché su una fascia tropicale di precipitazioni relativamente elevate situata vicino all'equatore, entrambi i quali hanno un impatto sui pennacchi di polvere annuali. Supportato da Modeling della NASA, Analisi, e programma di previsione (MAP), e il programma di scienze delle radiazioni, gli scienziati hanno utilizzato la loro nuova comprensione di queste relazioni per prevedere una riduzione più sostanziale dell'attività della polvere rispetto a quanto previsto da studi precedenti sulla base del riscaldamento climatico previsto.

Un passato polveroso

"Dalle osservazioni del suolo e delle osservazioni satellitari, vediamo la variabilità della polvere africana, " ha detto Tianle Yuan, scienziato atmosferico presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "Infatti, può cambiare parecchio, di mese in mese, giorno per giorno, anno per anno, anche decennio in decennio."

Le recenti stime della polvere sono derivate dai dati raccolti dalle missioni satellitari della NASA, compreso Terra, Acqua, e Cloud-Aerosol Lidar e osservazione satellitare Pathfinder a infrarossi (CALIPSO), una missione congiunta tra la NASA e l'agenzia spaziale francese, Centre National d'Etudes Spatiales.

I ricercatori erano anche interessati a vedere se la relazione tra la temperatura media globale e l'attività delle polveri sahariane si fosse verificata in passato. Le registrazioni geologiche risalenti a migliaia di anni aiutano a rivelare le precipitazioni passate e i livelli di nutrienti mentre il Sahara ha attraversato drammatici cambiamenti ambientali.

Il picco del trasporto di polvere del Sahara verso la parte orientale delle Americhe si è verificato all'incirca tra il 12, 000 a 17, 000 anni fa, alla fine dell'ultima era glaciale. Poi iniziò il periodo umido africano, durante i quali la vasta distesa del deserto era punteggiata di laghi, vegetazione e abitazione umana. L'aumento dell'umidità e della vita delle piante ha stabilizzato il terreno e ridotto al minimo i pennacchi di polvere.

"All'epoca il deserto del Sahara era relativamente umido, " ha detto Yuan. I nuclei di sedimenti nordafricani al largo della costa e le registrazioni dei pollini mostrano che c'era più pioggia e vegetazione presente. "La polvere era molto più rara".

Sebbene il trasporto di polvere sia aumentato da allora, il team di ricerca ha scoperto che sia i processi naturali che l'attività umana stanno probabilmente riportando la Terra verso un minimo di polvere mentre il clima si riscalda.

Le temperature della superficie del mare influiscono direttamente sulla velocità del vento, quindi quando l'Atlantico settentrionale si riscalda rispetto all'Atlantico meridionale, gli alisei che soffiano la polvere da est a ovest si indeboliscono. Di conseguenza, i venti più lenti raccolgono e trasportano meno polvere dal Sahara.

Oltre a trasportare meno polvere, i venti deboli consentono anche alla fascia di pioggia costante che attraversa i tropici di spostarsi verso nord su una parte maggiore del deserto, che inumidisce la polvere e impedisce che venga spazzata via. Meno polvere nell'aria, che può riflettere la luce del sole lontano dalla superficie terrestre come uno schermo solare, significa che più luce solare e calore raggiungono l'oceano, scaldandolo ulteriormente. Tutto questo crea un ciclo di feedback delle calde temperature della superficie del mare che porta a una riduzione della polvere, e la riduzione della polvere, contribuendo a sua volta a un ulteriore riscaldamento, combinandosi per influenzare il clima, qualità dell'aria, e la formazione di tempeste e uragani.

Dalla polvere agli impatti della polvere

"La polvere svolge un ruolo importante nel sistema Terra, " disse Hongbin Yu, un ricercatore atmosferico a Goddard. "Una diminuzione della polvere mentre il clima si riscalda può avere profonde influenze su una varietà di fenomeni, ma questi potenziali impatti possono essere positivi o negativi".

Nel suo viaggio attraverso l'Atlantico, La polvere del Sahara si spruzza nell'oceano, nutrire la vita marina, e allo stesso modo la vita delle piante una volta approdata. Minerali come ferro e fosforo nella polvere fungono da fertilizzante per la foresta pluviale amazzonica, La foresta tropicale più grande e ricca di biodiversità della Terra. Le piogge lavano molti di questi preziosi nutrienti dal suolo nel bacino del Rio delle Amazzoni, rendendo l'apporto di nutrienti dall'Africa importante per mantenere una vegetazione sana.

Sebbene il trasporto di polvere africano svolga un ruolo importante nella genesi dei suoli e nel sostentamento della vegetazione, Yu dice che ci sono alcuni effetti negativi perché l'aumento dei nutrienti può portare a fioriture algali dannose al largo della costa della Florida, e malattie della barriera corallina e morte legate alla deposizione di polvere.

I residenti nei Caraibi potrebbero anche vedere alcuni vantaggi poiché meno polvere significa una migliore qualità dell'aria. Respirare la polvere è particolarmente pericoloso per i bambini, gli anziani, e quelli con condizioni respiratorie come l'asma. Ciò ha portato un team del Programma di scienze applicate della terra della NASA a sviluppare un sistema di allerta precoce per Porto Rico che ora fornisce tre giorni di tempo prima che una tempesta di sabbia del Sahara raggiunga l'isola, giving doctors and public health officials time to prepare and work with meteorologists on air quality alerts. They use data from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometers (MODIS) on NASA's Terra and Aqua satellites, the Advanced Baseline Imager (ABI) instrument aboard the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES-16 EAST), and the Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) on the joint NASA/NOAA Suomi NPP satellite were employed to help detect the advancing Saharan dust plume before it reached islands like Puerto Rico this past year, so that at-risk communities could prepare for the potentially adverse health effects.

Will the Dust Settle?

"The final piece of the story is looking to the future, " said Yuan. "We want to know what the Sahara dust will be, given the climate change picture we are painting. But directly predicting dust activity is really hard because it involves a lot of processes."

With projected global warming, the research team used model data from the Coupled Model Intercomparison Project 5 (CMIP5) that indicate at least a 30% reduction in Saharan dust activity from current levels over the next 20 to 50 years, and a continued decline beyond that.

"The minimum humans experienced during the African Humid Period will likely be surpassed because of climate change, " Yuan says of the dust levels during the African Humid Period. As the plumes of dust decline, so will their impacts on vegetation an ocean away.