چرا باید در دانش خود از گردوغبار تجدیدنظر کنیم؟

شاید بیشتر مردم گمان کنند گرد‌و‌غبار فقط عامل مزاحمی است که باید با جاروبرقی از شر آن خلاص شد. اما در واقع، نقش گردوغبار یا ریزگرد بر محیط‌زیست در مقیاس بزرگ‌تر، بسیار مهم‌تر از تصورات ما است. در مقیاس جهانی، گردوغبار نقش مهمی در تنظیم اقلیم، تعادل در تابش‌ها، چرخه‌ی مواد مغذی، تشکیل خاک، کیفیت هوا و حتی سلامت انسان ایفا می‌کند.

اما درک فعلی ما از گردوغبار به دلیل محدودیت‌های موجود در مدل‌های ریاضی کنونی، با مشکل مواجه شده است. این مدل‌ها که بر اساس روش‌های بسیار قدیمی ساخته شده‌اند، تلاش می‌کنند تا خواص و مقادیر گردوغبار را به طور دقیق شبیه‌سازی کنند.

مطالعه‌ای که به‌تازگی توسط آدرین چپل، استاد آثار تغییر اقلیم در دانشگاه کاردیف و همکارانش انجام شده است، این محدودیت‌ها را از بین می‌برد و تصویر دقیق‌تری از گرد‌و‌غبار ارائه می‌دهد.

مطالعه با استفاده از دو نوع داده‌ی ماهواره‌ای، نشان می‌دهد که انتشار گردوغبار در طول طوفان‌های گردوغبار، دقیقاً مانند رعدوبرق، نادر و موضعی است. همچنین، مکان‌ رخ‌دادن رویداد نیز دائماً در حال تغییر است.

چرخه‌ی انتشار، انتقال و رسوب گردوغبار، اثرات مثبت و منفی بسیاری برای محیط‌زیست به همراه دارد. مواد مغذی موجود در گردوغبار ته‌نشین‌شده، اقیانوس‌ها و جنگل های بارانی را بارور می‌کند. اما گردوغبار ناشی از رسوبات فرسایش‌یافته نیز به گیاهان و درختان آسیب می‌رساند و فتوسنتز را مختل می‌کند، در حالی که گردوغبار رسوب‌شده روی یخ، سرعت ذوب یخ را افزایش می‌دهد.

تنوع در ترکیبات گرد‌و‌غبار، مانند نوع و رنگ معدنی، اثر ترکیبی پیچیده‌ای از ذرات را ایجاد می‌کند که به جو تزریق می‌شود. گردوغبار تزریق‌شده به جو، به نوبه خود با ابرها تعامل برقرار می‌کند و بر نحوه‌ی انعکاس یا جذب نور خورشید تأثیر می‌گذارد و در نهایت، دمای زمین را تنظیم می‌کند.

بنابراین، برای ما بسیار حیاتی است که درک دقیقی از گرد‌و‌غبار داشته باشیم و بدانیم که از کجا می‌آید، در چه مقداری و چگونه در سراسر سیاره منتشر می‌شود و در نهایت به کجا ختم می‌شود.

مدل‌های انتشار گردوغبار، حدود ۳۰ سال پیش و در زمانی ساخته شدند که داده‌های بسیار کمتری در دسترس بود. در نتیجه، مدل‌های چرخه‌ای گردوغبار که امروزه کلاسیک به حساب می‌آیند، در گذشته فرضیاتی را مطرح کردند. یک فرضیه‌ی مهم این بود که سطح زمین به طور یکنواخت از موادی دائماً سست و خشک پوشیده شده بود که همیشه فراهم بود و باعث انتشار گردوغبار می‌شد.

همچنین، اکنون می‌دانیم که رسوبات در محوطه‌ی باز حرکت می‌کنند و ممکن است همیشه هم دسترس‌پذیر نباشند. وجود پوشش گیاهی در خاک، سرعت باد را در رسوخ به سطح خاک کاهش می‌دهد و در نتیجه، باعث کاهش انتشار گرد‌و‌غبار می‌شود.

مدل‌های گرد‌و‌غبار همچنان فرض می‌کنند که «سبزینگی» نشان‌دهنده‌ی وجود پوشش گیاهی در منطقه است. با این حال، پوشش گیاهی در مناطق خشکی که بیشترین میزان انتشار گرد‌و‌غبار را دارند، اغلب به رنگ قهوه‌ای است، اما ناهمواری این مناطق سرعت باد را کاهش می‌دهد و خاک را از انتشار گرد‌و‌غبار محافظت می‌کند.

در نتیجه، مدل‌های کلاسیک چرخه‌ی گرد‌و‌غبار، میزان انتشار گرد‌و‌غبار را بیش‌از‌حد تخمین زده‌اند. این نقاط ضعف از زمان ساخت و توسعه‌ در این مدل‌ها باقی مانده است. دلیل تخمین بیش‌از‌حد، عمدتاً این است که مدل‌سازان گمان می‌کنند با تنظیم مدل‌های چرخه‌ی گرد‌و‌غبار بر اساس اندازه‌گیری میزان گرد‌وغبار در جو، بر هر گونه ضعف در مدل‌سازی انتشار گرد‌و‌غبار غلبه می‌کنند.

تقریباً یک دهه پیش، محققان با استفاده از سایه برای تخمین میزان کاهش سرعت باد توسط ناهمواری‌هایی مانند پوشش گیاهی در سطح زمین، رویکرد جدیدی ارائه دادند. این رویکرد همچنان به فرضیات مدل‌های قبلی محدود بود.

با این حال، در طول دوران دنیاگیری کووید، انجام مطالعه بر اساس مشاهدات میدانی به شکل سنتی، غیرممکن شد. بنابراین، محققان رویکرد تازه‌ای را اتخاذ کردند. آن‌ها با استفاده از ماهواره‌ها، مجموعه‌ای جهانی از نقاط انتشار گرد‌وغبار تهیه کردند. این مجموعه با فراهم‌سازی داده‌های ارزشمند، راه را برای تحقیقات بیشتر هموار کرد.

مدل‌های کنونی، بر اساس گردوغبار موجود در جو بالای شمال آفریقا و خاورمیانه، فقط بخش کوچکی از داستان را روایت می‌کنند. میزان انتشار غبار پیش‌بینی‌شده در نیم‌کره‌ی جنوبی نیز بسیار پایین بود، اما پیش‌بینی با مشاهده‌های میدانی و تجربه‌ی بومیان این منطقه‌ها در تضاد است.

یافته‌های مطالعه‌‌ی جدید برای مدل‌هایی در مقیاس بزرگ بسیار مهم است، زیرا خواص گرد‌و‌غبار با توجه به اینکه از کجا می‌آید، متفاوت است. علاوه بر این، ماهیت گرد‌و‌غبار نیز ممکن است پس از انتقال در یک نیم‌کره به سمت مقاصد مختلفی در خشکی، اقیانوس‌ها و روی یخ‌ها، تغییر کند.

درک تازه‌ی محققان از نحوه‌ی توزیع گردوغبار، کمیت آن و تغییرات فصلی، پیامدهای مهمی به همراه دارد. مطالعه نیاز به بازنگری در بازسازی‌های تاریخی و توضیح تغییرات اقلیمی گذشته را نیز برجسته می‌کند. همچنین، یافته‌های محققان بر پیش‌بینی‌های اقلیمی در آینده و نحوه‌ی تعامل چرخه‌ی غبار با چرخه‌های کربن، انرژی و آب در سیستم زمین، تأثیر خواهد گذاشت.