Η αφρικανική σκόνη φέρνει τη βροχή ή η βροχή τη σκόνη;

Με αφορμή την «απρόσμενη» χθεσινή λασποβροχή που εκδηλώθηκε στην Αθήνα, θα προσπαθήσω με απλά λόγια να εξηγήσω πώς η αύξηση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και άλλων σωματιδίων στην ατμόσφαιρα μπορούν  να επηρεάσουν την ανάπτυξη των νεφών με τρόπους που άλλοτε μειώνουν τις βροχοπτώσεις σε ξηρές περιοχές και άλλοτε τις αυξάνουν, ενώ παράλληλα εντείνουν τις καταιγίδες σε πολλές περιοχές του κόσμου.

Στο σημερινό άρθρο θα βασιστώ σε μια σχετικά πρόσφατη έρευνα που έγινε από το Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ. Η έρευνα παρέχει τα πρώτα σαφή στοιχεία για το πώς τα αερολύματα – η αιθάλη, η σκόνη και άλλα μικρά σωματίδια στην ατμόσφαιρα – μπορούν να επηρεάσουν τον καιρό και το κλίμα. Τα ευρήματα της μελέτης όπως θα διαπιστώσετε έχουν σημαντικές επιπτώσεις στη διαθεσιμότητα, τη διαχείριση και τη χρήση των υδάτινων πόρων σε περιοχές στις Ηνωμένες Πολιτείες αλλά και γενικότερα σε όλο τον κόσμο. Σε συνέντευξή του στο Nature ο επικεφαλής της ομάδας Zhanqing Li, καθηγητής ατμοσφαιρικής και Ωκεάνιας επιστήμης στο Maryland και κύριος συγγραφέας της μελέτης σημειώνει τα εξής : “Χρησιμοποιώντας ένα δεκαετές σύνολο δεδομένων με εκτεταμένες μετρήσεις της ατμόσφαιρας από την περιοχή των Southern Great Plains στην Οκλαχόμα (που διεξήχθη από το πρόγραμμα μέτρησης της ατμοσφαιρικής ακτινοβολίας του Υπουργείου Ενέργειας)-έχουμε αποκαλύψει, για πρώτη φορά, την μακροπρόθεσμη, καθαρή επίδραση των αερολυμάτων στο ύψος και το πάχος του νέφους και τις προκύπτουσες αλλαγές στη συχνότητα και την ένταση των βροχοπτώσεων».

Η μελέτη διαπίστωσε ότι κάτω από ειδικές μετεωρολογικές συνθήκες , το μέσο ύψος σύννεφων αυξάνεται σχεδόν στο διπλάσιο από το μέσο ύψους όταν αυτό γίνεται κάτω από συνθήκες καθαρού αέρα. Με άλλα λόγια η πιθανότητα της εκδήλωσης εντονότερης  βροχόπτωσης σχεδόν διπλασιάζεται απ’ ότι όταν έχουμε συνθήκες καθαρής ατμόσφαιρας λέει ο καθηγητής Li ο οποίος διδάσκει επίσης και στο Πανεπιστήμιο του Πεκίνο.

Οι επιστήμονες της ομάδας έλαβαν πρόσθετη υποστήριξη από την Κυβέρνηση των ΗΠΑ και χρησιμοποίησαν ένα μοντέλο υπολογιστών που τρέχει σε Cloud  Η μελέτη από τον Li και τους συνεργάτες του Feng Niu και Yanni Ding,  επίσης του Πανεπιστημίου του Maryland., δημοσιεύτηκε το 2011  στο τεύχος Νοεμβρίου του Nature Geoscience.

“Αυτά τα νέα ευρήματα μακροπρόθεσμων επιπτώσεων, τα οποία πραγματοποιήσαμε με τη χρήση περιφερειακών μετρήσεων εδάφους, είναι επίσης συμβατά με τα ευρήματα που προέκυψαν από την ανάλυση των παγκόσμιων δορυφορικών προϊόντων της NASA σε ξεχωριστή μελέτη. Συνολικά, επιβεβαιώνουν τις ανάγκες αντιμετώπισης τόσο του κλίματος και τις περιβαλλοντικές αλλαγές που επηρεάζουν τόσο πολύ την καθημερινότητά μας “, λέει ο Li. “Τα ευρήματά μας έχουν σημαντικές συνέπειες στην πολιτική για την αειφόρο ανάπτυξη και τους υδάτινους πόρους, ειδικά για τις αναπτυσσόμενες περιοχές που είναι επιρρεπείς σε ακραίες καταστροφές όπως η ξηρασία και οι πλημμύρες.», τονίζει.

Ο Tony Busalacchi, πρόεδρος της Κοινής Επιστημονικής Επιτροπής, για το Παγκόσμιο Πρόγραμμα Έρευνας για το Κλίμα σημειώνει τη σημασία των νέων ευρημάτων. «Η κατανόηση των αλληλεπιδράσεων στα σύννεφα, από τα αερολύματα  είναι μια από τις μεγάλες προκλήσεις για την κλιματική έρευνα κατά τη διάρκεια της επόμενης δεκαετίας, όπως εντοπίστηκαν σε πρόσφατη μεγάλη διάσκεψη για το Παγκόσμιο Κλίμα. Τα ευρήματα αυτής της μελέτης αντιπροσωπεύουν σημαντική πρόοδο στην κατανόησή μας για τέτοιες διαδικασίες με σημαντικές συνέπειες τόσο για την επιστήμη του κλίματος όσο και για την αειφόρο ανάπτυξη », λέει ο Busalacchi, ο οποίος είναι επίσης καθηγητής και διευθυντής του Διατμηματικού Κέντρου του Πανεπιστημίου του Maryland

“Έχουμε γνωρίσει εδώ και πολύ καιρό ότι τα αερολύματα επηρεάζουν τόσο τη θέρμανση όσο και τις αλλαγές φάσης ( συμπύκνωση, ψύξη )  των νεφών και μπορούν είτε να εμποδίσουν είτε να εντείνουν στα σύννεφα τις βροχοπτώσεις”, λέει ο Russell Dickerson, καθηγητής ατμοσφαιρικής και ωκεάνιας επιστήμης στο Maryland. Η μελέτη του Λι και των συναδέλφων του δείχνει ότι τα λεπτά σωματίδια, κυρίως από την ατμοσφαιρική ρύπανση, εμποδίζουν τις ασθενείς βροχοπτώσεις, ενώ επιδεινώνουν τις ισχυρές  καταιγίδες, προσθέτοντας επείγουσα την ανάγκη για τον έλεγχο των εκπομπών θείου, αζώτου και υδρογονανθράκων. Σύμφωνα με τον επιστήμονα του κλίματος, Steve Ghan αυτή η εργασία επιβεβαιώνει τις προηγούμενες μελέτες για τα νέφη τα οποία επηρεάζονται από πολλούς παράγοντες και η αύξηση των αερολυμάτων ενισχύει τη μεταβλητότητα των βροχοπτώσεων. Αυτή η περίπλοκη επιρροή λείπει εντελώς από τα κλιματικά μοντέλα και γι’ αυτό τον λόγο προς το παρόν , αμφισβητούμε την ικανότητά τους να προσομοιώνουν την ανταπόκριση των βροχοπτώσεων στις αλλαγές της ρύπανσης από αερολύματα ».

Τι είναι τα αερολύματα

Τα αερολύματα είναι μικροσκοπικά στερεά σωματίδια αιωρούμενα στον αέρα. Περιλαμβάνουν σωματίδια αιθάλης, σκόνης και θειικού άλατος και είναι αυτά που συνήθως σκεφτόμαστε όταν μιλάμε για ατμοσφαιρική ρύπανση. Τα αερολύματα προέρχονται, για παράδειγμα, από την καύση ορυκτών καυσίμων, τις βιομηχανικές και γεωργικές διεργασίες και την τυχαία ή σκόπιμη καύση δασών. Μπορούν να είναι επικίνδυνα τόσο για την ανθρώπινη υγεία όσο και για το περιβάλλον.

Τα σωματίδια των αερολυμάτων επηρεάζουν επίσης τη θερμοκρασία της επιφάνειας της Γης είτε ανακλώντας το φως πίσω στο διάστημα, μειώνοντας έτσι την ηλιακή ακτινοβολία στην επιφάνεια της Γης είτε απορροφώντας την ηλιακή ακτινοβολία, οπότε έχουμε θέρμανση της ατμόσφαιρας. Αυτή η μεταβλητή ψύξη και θέρμανση εξηγεί εν μέρει το πώς τα αερολύματα τροποποιούν την ατμοσφαιρική σταθερότητα η οποία κατά κάποιο τρόπο  «υπαγορεύει» την ατμοσφαιρική κατακόρυφη κίνηση και τον σχηματισμό των νεφών Τα αερολύματα επηρεάζουν επίσης τη μικροφυσική των νεφών επειδή χρησιμεύουν ως πυρήνες συμπύκνωσης γύρω από τους  οποίους σχηματίζονται σταγονίδια νερού ή σωματίδια πάγου. Και οι δύο διαδικασίες μπορούν να επηρεάσουν τις ιδιότητες της νέφωσης και τις βροχοπτώσεις.

Τα αέρια θερμοκηπίου και τα σωματίδια των αερολυμάτων είναι δύο σημαντικοί παράγοντες που υπαγορεύουν την αλλαγή του κλίματος. Οι μηχανισμοί των επιπτώσεων της αύξησης των αερίων του θερμοκηπίου είναι σαφείς (εμποδίζουν την ηλιακή ενέργεια που έχει απορροφηθεί από την επιφάνεια της γης να εκπέμπεται ως θερμότητα πίσω στο διάστημα), αλλά οι κλιματικές επιπτώσεις των αυξημένων αερολυμάτων είναι πολύ λιγότερο βέβαιες λόγω πολλών ανταγωνιστικών αποτελέσματα που περιγράφηκαν παραπάνω. Μέχρι τώρα, οι μελέτες σχετικά με τις μακροπρόθεσμες επιπτώσεις των αερολυμάτων στην αλλαγή του κλίματος ήταν σε μεγάλο βαθμό ελλιπείς και ασαφείς, επειδή οι μηχανισμοί τους είναι πολύ πιο περίπλοκοι, και υπάρχουν πολλές μετεωρολογικές μεταβλητές Αυτή η μελέτη καταδεικνύει τη σημασία και την αξία της διατήρησης ενός μακροχρόνιου αρχείου συνεχών και ολοκληρωμένων μετρήσεων, όχι μόνο στην Αμερική αλλά σε κάθε χώρα  για τον εντοπισμό και τον ποσοτικό προσδιορισμό σημαντικών ρόλων των αερολυμάτων στις κλιματικές διεργασίες Αν και οι μηχανισμοί για κάποιες από αυτές τις επιδράσεις παραμένουν αβέβαιοι, οι σαφώς καθορισμένες σχέσεις που ανακαλύφθηκαν εδώ αποδεικνύουν σαφώς τη σημασία των αποτελεσμάτων . «Η ανάπτυξη αυτής της κατανόησης παραμένει μελλοντική πρόκληση και δείχνει σαφώς τις σημαντικές κατευθύνσεις μας “, λέει ο Stephen E. Schwartz, επιστήμονας στο Εθνικό Εργαστήριο του Brookhaven.

Κλείνοντας θα πρέπει να σημειώσω ότι τις τελευταίες δύο δεκαετίες, το Πανεπιστήμιο του Maryland έχει αναπτύξει σημαντικές συνεργασίες με κρατικούς και ομοσπονδιακούς οργανισμούς και έχει προωθήσει την έρευνα σε τομείς κρίσιμους για την κατανόηση και αντιμετώπιση των κλιματικών αλλαγών, συμπεριλαμβανομένης της ατμοσφαιρικής και της επιστήμης της γης, της δορυφορικής τηλεπισκόπησης, του κλιματικού μοντέλου και της ενέργειας και της ασφάλισης την έρευνα και την πολιτική.  Οι προσπάθειες των πανεπιστημίων για την παροχή πληροφοριών που βασίζονται στον χρήστη και των περιφερειακών και βραχυπρόθεσμων κλιματικών προβλέψεων που απαιτούνται από τους κυβερνητικούς, επιχειρηματικούς και ιδιωτικούς πολίτες, καθοδηγούνται από το γραφείο CIRUN της UMD, το οποίο δημιουργεί εταιρικές σχέσεις μεταξύ των επιστημόνων του κλίματος. εμπειρογνώμονες από άλλους κλάδους όπως η γεωργία, η μηχανική, η δημόσια υγεία και η διαχείριση κινδύνων · εταιρείες που παρέχουν εξειδικευμένες πληροφορίες · και οι υπεύθυνοι λήψης αποφάσεων στον ιδιωτικό και δημόσιο τομέα.

Στην Ελλάδα εδώ και δύο δεκαετίες έχει αναπτυχθεί πρωτοποριακό σύστημα πρόγνωσης και μελέτης της σκόνης από το Πανεπιστήμιο Αθηνών με πρωτεργάτη τον καθηγητής κ. Γεώργιο Κάλλο .

Δείτε τις καθημερινές προγνώσεις για σκόνη:

http://forecast.uoa.gr/greek/dustindx.php?domain=med

Συγκεκριμένα από το 1997 έχει αναπτυχθεί η ιστοσελίδα (http://forecast.uoa.gr) που λειτουργεί καθημερινά παρέχοντας πρόγνωση καιρού, θαλάσσιων κυμάτων, ποιότητας αέρα και μεταφοράς σκόνης από τη Σαχάρα για διάφορες περιοχές, με ακρίβεια και προγνωστικό ορίζοντα. Τα αποτελέσματα αυτά διατίθενται καθημερινά σε διάφορες ερευνητικές ομάδες και δημόσιους οργανισμούς τόσο στην Ελλάδα όσο και στο εξωτερικό για μια σειρά εφαρμογών (όπως θαλάσσιες, γεωργικές, περιβαλλοντικές και ήπιων μορφών ενέργειας). Οι επισκέπτες της ιστοσελίδας κυμαίνονται από 5000 – 9000 καθημερινά εξασφαλίζοντας αξιόλογη προβολή του Παν/μιου στην Ελλάδα και το εξωτερικό (τα 2/3 των επισκεπτών είναι από άλλες χώρες). Το σύστημα αυτό αναπτύχθηκε περαιτέρω το 2004 μιας και η ΟΑΜ&ΠΚ παρείχε μια σειρά προγνωστικά προϊόντα στην ΕΜΥ για διανομή στους διάφορους φορείς στα πλαίσια τριμερούς σύμβασης και με το Υπουργείο Πολιτισμού.

Βιβλιογραφία:

1. Zhanqing Li, Feng Niu, Jiwen Fan, Yangang Liu, Daniel Rosenfeld, Yanni Ding. Long-term impacts of aerosols on the vertical development of clouds and precipitation. Nature Geoscience, 2011; DOI: 10.1038/ngeo1313 https://www.nature.com/articles/ngeo1313

DOI: 10.1038/ngeo1313

2. Flood or Drought: How Do Aerosols Affect Precipitation? Daniel Rosenfeld1, Ulrike Lohmann2, Graciela B. Raga Colin D. O’Dowd ,Markku Kulmala, Sandro Fuzz, Anni Reissell, Meinr  http://science.sciencemag.org/content/321/5894/1309