به گزارش محیانیوز،صحرای بزرگ آفریقا یک نوار قهوه‌ای بی پایان از شن و ماسه است که یک سوم شمالی قاره آفریقا را پوشش می‌دهد. از سوی دیگر جنگل‌های بارانی آمازون هم یک توده سبز متراکم از جنگل‌های مرطوب است که بخش شمال شرقی آمریکای جنوبی را پوشانده است. اما بعد از وزش بادهای شدید در صحرای بزرگ آفریقا، ابری قهوه‌ای رنگ به هوا بلند شده و بین دو قاره به حرکت در می‌آید و در نهایت جنگل و صحرا را به هم گره می‌زند که فقط حجم زیادی از گرد و خاک است و بس.

ماهواره ناسا موفق شده تا به صورت سه بعدی میزان گرد و غباری که در این سفر بین قاره‌ای از روی اقیانوس اطلس سفر می‌کند را مشخص کند. دانشمندان علاوه بر آنکه حجم این گرد و غبار را اندازه‌گیری کردند، بلکه موفق به محاسبه میزان فسفری شدند که از صحرایی‌ترین منطقه کره زمین به پرواز درآمده و با عبور از سطح اقیانوس، به یکی از بارورترین مناطق کره زمین می‌رسد. این فسفر در واقع باقی‌مانده بخشی از گذشته کویر است که روزگاری بستر دریاچه‌ای بوده.

مقاله‌ای که در ژورنال Geophysical Research Letters منتشر شد، اولین برآوردهای ماهواره‌ای از انتقال فسفر را در طی چند سال ارائه کرده است. هونگبین یو، نویسنده اصلی این مقاله و دانشمند جوی دانشگاه مریلند که در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در مریلند کار می‌کند در این باره توضیح داده که این اولین تخمین ماهواره‌ای چند ساله از انتقال کلی گرد و غبار از صحرای بزرگ آفریقا به آمازون است.

این فسفرها مفید است یا مضر؟

یو در این باره توضیح داد که سفر فراقاره‌ای گرد و غبارها، بیش از هرچیز به خاطر آنچه در این غبارها وجود دارد، اهمیت پیدا می‌کند. به طور مشخص این گرد و غبارها از فرورفتگی حفره‌ای در کشور چاد که بستر دریاچه‌ای باستانی است که در آن مواد معدنی سنگی متشکل از میکروارگانیسم‌های مرده مملو از فسفر هستند، به پرواز در می‌آیند.

لازم به ذکر است که فسفر یک ماده مغذی ضروری برای پروتئین‌های گیاهی و رشد آنهاست که بسیاری از گیاهان جنگل‌های بارانی آمازون برای رشد و شکوفایی به آنها وابسته‌اند.

این مواد مغذی که در بسیاری مواقع در کودهای تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرند، در خاک‌های آمازون کمیاب هستند و معمولا در داخل خود گیاهان وجود دارند و برگ‌های ریخته شده و درحال تجزیه و مواد آلی، اکثریت مواد مغذی گیاهان آمازون را تامین می‌کنند که به محض ورود به خاک، بلافاصله توسط گیاهان و درختان جذب می‌شوند. ولی برخی از این مواد مغذی از جمله فسفر، در اثر بارندگی به رودخانه‌ها منتقل شده و سریعا از حوضه آمازون خارج می‌شوند.

میزان فسفری که از صحرای بزرگ آفریقا به آمازون می‌رسد، سالانه حدود ۲۲ هزار تن برآورد شده است که طبق گفته یو، تقریبا برابر با همان میزانی است که توسط باران و سیل آمازون شسته می‌شود. این یافته بخشی از یک تحقیق بزرگ‌تر برای درک نقش این گرد و غبارها و ذرات معلق در هوا در آب و هوای محلی و جهانی است.

حمل گرد و غبار توسط باد

یو در این باره گفته:« ما می‌دانیم که گرد و خاک در بسیاری مواقع واقعا مهم است. این جزئی ضروری از سیستم کره زمین است. گرد و غبار بر آب و هوا تاثیر می‌گذارد و به شکل همزمان، آب و هوا هم بر گرد و غبار تاثیرگذار است.»

برای درک این اثرات، اول باید به دو سوال اساسی پاسخ داد: چه میزان گرد و غبار جابجا می‌شود و ارتباط بین میزان جابجایی گرد و غبار و شاخص‌های اقلیمی چیست؟

برآوردهای انجام شده از میزان انتقال گرد و غبار، برپایه داده‌های جمع‌آوری شده توسط یک ابزارنصب شده برروی Cloud-Aerosol Lidar ناسا و ماهواره مادون قرمز یا Calipso در بین سال‌های ۲۰۰۷ تا ۲۰۱۳ انجام شده است.

میزان گرد و غبارهای مسافر چقدر است؟

این داده‌ها حکایت از آن دارند که باد و آب و هوا به طور متوسط سالانه ۱۸۲ میلیون تن گرد و غبار را جمع‌آوری کرده و آن را از سمت غربی صحرای بزرگ آفریقا در طول جغرافیایی ۱۵W به سمت غرب به پرواز در می‌آورند. این حجم تقریبا برابر با ۶۸۹ هزار کامیون متوسط مملو از گرد و غبار است.

این گرد و غبار حدود ۲۵۰۰ کیلومتر در سراسر اقیانوس اطلس به حرکت در می‌آید و البته بخشی از آن در طول مسیر به پائین ریخته یا توسط باران از آسمان به سمت زمین می‌آید. در نزدیکی ساحل شرقی آمریکای جنوبی و در طول جغرافیایی ۳۵W ، حدود ۱۳۲ میلیون تن گرد و غبار در هوا باقی مانده است که ۲۷.۷ میلیون تن که معادل ۱۰۵ هزار کامیون متوسط مملو از غبار است، بر فراز حوضه آمازون برروی زمین می‌ریزد و حدود ۴۳ میلیون تن گرد و غبار، حتی دورتر رفته و به دریای کارائیب و طول جغرافیایی ۷۵W می‌رسد.

یو و همکارانش تمرکزشان را بر انتقال این غبارهای صحرای بزرگ آفریقا از طریق اقیانوس اطلس به آمریکای جنوبی و دریای کارائیب قرار داده‌اند؛ چرا که این عملا بزرگترین انتقال گرد و غبار در کل سیاره زمین است. گرد و غبار جمع‌آوری شده از فرورفتگی بودله در چاد و همچنین گرد و غبار جمع‌آوری شده از ایستگاه‌های زمینی در باربادوس و میامی، به دانشمندان اجازه می‌دهد تا برآوردی از نسبت فسفر موجود در غبار صحرای بزرگ آفریقا داشته باشند و این تخمین برای محاسبه میزان فسفری که از این انتقال گرد و غبار، در حوضه آمازون ته‌نشین می‌شود، به کار می‌آید.

طبق گفته چیپ ترپته، دانشمند پروژه علمی CALIPSO در مرکز تحقیقات لانگلی ناسا در این باره گفت:« داده‌های جمع‌آوری شده در طول هفت سال، اگرچه برای بررسی روندهای طولانی مدت، بسیار کوتاه است؛ اما برای درک چگونگی رفتار گرد و غبار و سایر ذرات معلق در هوا در هنگام حرکت بر فراز اقیانوس اهمیت بالایی دارد. ما به داده‌هایی از این اندازه‌گیری‌ها نیاز داریم تا بفهمیم که آیا الگوی قوی و ثابتی برای حمل و نقل این ذرات معلق وجود دارد یا خیر.»

الگویی که هر ساله تغییر می‌کند

یو در این باره توضیح داده که بررسی سال به سال داده‌ها نشان می‌دهد که این الگو در حقیقت بسیار متغیر است و بین بیشترین میزان گرد و غبار منتقل شده در سال ۲۰۰۷ و کمترین میزان در سال ۲۰۱۱، حدود ۸۶% تغییر مشاهده می‌شود.

اما سوالی که مطرح می‌شود این است که چرا اینقدر اختلاف؟ دانشمندان معتقدند که این به شرایط "ساحل"، یعنی نوار طولانی زمین نیمه خشک در مرز جنوبی صحرای بزرگ آفریقا بستگی دارد. یکی از فاکتورهایی که یو و همکارانش با مقایسه تغییرات انتقال گرد و غبار در سال‌های مختلف با عوامل مختلف آب و هوایی به آن رسیدند، میزان بارندگی در ساحل، در سال قبل از آن بوده. زمانی که بارندگی در ساحل افزایش یافته بود، در سال بعد گرد و غبار کمتری به سمت آمازون منتقل شده بود.

طبق گفته یو، مکانیزم نهفته در این موضوع ناشناخته است. یک احتمال این است که افزایش بارندگی، به منزله پوشش گیاهی بیشتر و در نتیجه خاک کمتر در معرض فرسایش باد در ساحل بوده باشد و احتمال دوم که محتمل‌تر هم هست این است که این میزان، به گردش بادی که نهایتا گرد و غبار را از ساحل صحرای بزرگ آفریقا به سمت اتمسفر بالایی می‌برد مربوط می‌شود. چرا که این گرد و غبارها در اتمسفر بالایی می‌توانند سفری تا این حد طولانی را برفراز اقیانوس داشته باشند.

تاثیر این تحقیق بر مطالعات آب و هوایی

CALIPSO، داده‌هایی را جمع‌آوری می‌کند که اطلاعات ارزشمندی درباره ارتفاع لایه‌های غبار در جو در اختیار محققان قرار می‌دهد. اطلاع از ارتفاعی که غبارها در آن حرکت می‌کنند، برای درک و استفاده از رایانه برای مدل‌سازی اینکه غبارها در نهایت به کجا می‌روند و چطور با تعادل گرمایی زمین و ابرها تعامل خواهند داشت، نکته مهمی است و همه این موارد، سناریوی اقلیمی مهمی برای آینده هستند.

ترپته ادامه داد:« جریان باد در ارتفاع‌های مختلف متفاوت است. این یک گام رو به جلو در ارائه درک چگونگی انتقال گرد و غبار به صورت سه بعدی و سپس مقایسه با مدل‌هایی است که برای مطالعات آب و هوایی مورد استفاده قرار می گیرند.»

دامنه مطالعات آب و هوا، از تغییرات جهانی گرفته تا تغییرات منطقه‌ای، مثل تغییراتی که ممکن است در سال‌های آینده در آمازون رخ دهد، بسیار متفاوت است. منطقه آمازون، علاوه بر گرد و غبار، میزبان بسیاری از ذرات معلق دیگر مثل دود ناشی از آتش‌سوزی‌ها و ذرات بیولوژیکی مثل باکتری‌ها، قارچ‌ها، گرده‌ها و هاگ‌های منتشر شده توسط خود گیاهان است. یو و همکارانش قصد دارند تا در آینده، به بررسی اثرات این ذرات معلق برروی ابرهای محلی بپردازند و ببینند که اینها چطور تحت تاثیر گرد و غبار ورودی از آفریقا هستند.

یو در بخش پایانی صحبت‌هایش گفت:« دنیای کوچکی است و همه ما با هم متصل ومرتبط هستیم.»