Le regioni ventose nell'atmosfera possono trasportare inquinanti come polvere o fuliggine per migliaia di chilometri in tutto il mondo e disturbare la vita quotidiana di migliaia di persone.

La scorsa estate, "Godzilla" è arrivato per i Caraibi e la costa del Golfo degli Stati Uniti. Questo particolare mostro non era del tipo fantascientifico, ma, piuttosto, un'enorme tempesta di polvere sollevata dai venti del deserto del Sahara e che ha portato via un oceano. La tempesta di polvere è stato un esempio estremo di un fenomeno che si verifica regolarmente:il trasporto globale di polvere, fuliggine, e altre particelle sospese nell'aria, noti collettivamente come aerosol, da getti di vento nell'atmosfera. Il risultato è la formazione dei cosiddetti fiumi atmosferici di aerosol.

Ottenere una migliore comprensione di come queste particelle vengono trasportate in tutto il mondo è importante perché alcuni aerosol possono nutrire il suolo della foresta pluviale, aiutare o ostacolare la formazione di nubi, ridurre la visibilità, o influenzare la qualità dell'aria, che può avere un impatto sulla salute umana. Ma gli studi sul trasporto di aerosol hanno avuto la tendenza a concentrarsi su singoli eventi in una particolare parte del mondo. Non c'era davvero un modo di guardarli in modo olistico, modo globale.

In un primo, un recente studio pubblicato sulla rivista Lettere di ricerca geofisica fa proprio questo. Cinque tipi di aerosol sono di particolare interesse per i ricercatori:polvere, due tipi di particelle di carbonio (fuliggine e carbonio organico), solfato (emesso durante eventi come eruzioni vulcaniche o combustione di combustibili fossili), e sale marino. Gli autori hanno identificato dove tendono a verificarsi i fiumi atmosferici di aerosol e con quale frequenza gli eventi estremi, simile alla tempesta di polvere Godzilla, accadere ogni anno. Per fare questo, hanno preso un programma per computer che avevano precedentemente sviluppato per rilevare i fiumi atmosferici in tutto il mondo che spostano il vapore acqueo e producono precipitazioni, e lo hanno modificato per rilevare invece i fiumi atmosferici di aerosol.

Il passaggio dall'uso dei fiumi atmosferici per studiare il movimento del vapore acqueo al loro utilizzo per studiare il trasporto di aerosol è stato una sorta di rivelazione, perché i ricercatori hanno iniziato a utilizzare il quadro di rilevamento globale dei fiumi atmosferici per osservare il movimento di quantità estreme di vapore acqueo solo circa sei anni fa. Il concetto di fiumi atmosferici ha solo circa 20 anni.

"Ci è voluto tempo agli scienziati per riconoscere e sfruttare i fiumi atmosferici come un concetto, " ha detto Duane Waliser, uno dei coautori dello studio e uno scienziato atmosferico presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California. E solo quando Waliser ha parlato con il suo collega, Arlindo da Silva, un ricercatore di aerosol presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, sul concetto di fiume atmosferico che una luce si è accesa per entrambi i ricercatori. "'Dovremmo prendere il nostro algoritmo e applicarlo al tuo set di dati sugli aerosol, '", ha detto Waliser.

Posizione, Posizione, Posizione

Dopo aver modificato l'algoritmo del fiume atmosferico per i fiumi atmosferici di aerosol, gli autori dello studio lo hanno applicato a una ricostruzione all'avanguardia dell'atmosfera terrestre chiamata analisi retrospettiva dell'era moderna per la ricerca e le applicazioni, Versione 2 (MERRA-2) del Global Modeling and Assimilation Office della NASA. Incorpora set di dati da satelliti, strumenti aviotrasportati, e sensori a terra dal 1980 ad oggi per produrre una rappresentazione della struttura dell'atmosfera terrestre ogni sei ore.

MERRA-2 ha permesso ai ricercatori di guardare indietro nel tempo per analizzare la posizione e la frequenza dei fiumi atmosferici di aerosol in tutto il mondo dal 1997 al 2014. Gli autori dello studio hanno scoperto che le regioni tra cui il Sahara, Patagonia, deserti asiatici, e la Namibia sono grandi fonti di fiumi atmosferici di aerosol di polvere, mentre aree come gli Stati Uniti orientali, l'Amazzonia meridionale e l'Africa, e l'India settentrionale tende a produrre quelli dominati dalla fuliggine derivante dagli incendi boschivi e dalla combustione di combustibili fossili.

L'analisi ha anche mostrato che questi fiumi atmosferici tendono a spostare grandi quantità di aerosol in un numero limitato di eventi estremi invece che in un flusso costante durante tutto l'anno.

"Siamo rimasti sbalorditi nello scoprire che alcuni grandi eventi all'anno possono trasportare tra il 40% e il 100% degli aerosol mossi dall'atmosfera, " disse Sudip Chakraborty, uno scienziato atmosferico al JPL e un coautore dello studio.

Ora che gli scienziati hanno un modo per osservare i fiumi atmosferici di aerosol a livello globale, la struttura offre loro un modo per studiare come questi fiumi carichi di particelle nel cielo influenzano il clima della Terra. Ciò include il modo in cui gli aerosol interagiscono con le nuvole per sovraccaricare potenzialmente le tempeste, come intrappolano o riflettono il calore nell'atmosfera, e se fenomeni come El Niño e La Niña influenzino i percorsi e la frequenza dei fiumi dell'aerosol atmosferico.

Il nuovo approccio offre inoltre ai ricercatori informazioni su come i fiumi atmosferici di aerosol potrebbero influenzare le comunità di tutto il mondo, attraverso i loro impatti sulla qualità dell'aria e sulla visibilità e la loro capacità di spostare i patogeni delle piante che possono influenzare le colture. "Quando ti rendi conto che gran parte del trasporto sta accadendo in pochi grandi eventi, allora sai di concentrarti su quei grandi eventi, " disse da Silva.