Эта богатая минералами африканская пыль одновременно полезна и вредна для экосистем.
bsme / Getty Images
Ураганы – не единственные разрушительные природные явления, которые обрушиваются на западное побережье Африки и пересекают Атлантический океан. Пыльные бури пустыни Сахара – массивные облака песка и ила, переносимые ветром с поверхности пустыни Сахара – также путешествуют через Атлантику, рассеивая более 180 миллионов тонн богатой минералами пыли Сахары над Европой, Средиземноморьем, Карибским бассейном и Северной Америкой каждый год (1).
Эти облака пыли, или шлейфы пыли пустыни Сахара, обычно возникают с конца весны до начала осени, когда тропические волны (области низкого давления, которые имеют удлиненную, а не круглую форму) движутся вдоль южной окраины пустыни Сахара. Когда эти волны движутся, они поднимают в воздух облака пыли и песка. И по мере того, как эта пыль накапливается, она образует очень сухую, пыльную, теплую воздушную массу толщиной от 3,2 до 4 км, известную как воздушный слой Сахары (SAL). Поскольку SAL, который находится на 1,6 км или около того над поверхностью пустыни, может простираться от 1500 до 6000 метров в атмосферу, он находится в идеальном положении, чтобы быть унесенным от берега пассатами Земли, дующими с востока на запад, которые существуют в аналогичных высотах (2, 3).
Видимый со спутника снимок исторического шлейфа пыли пустыни Сахара в июне 2020 года, сделанный 18 июня.
NASA / Wikimedia Commons / Public Domain
Вспышки SAL, как правило, длятся день или два, затем оседают и снова перемешиваются, вызывая серию пылевых шлейфов, которые перемещаются на запад в сторону Северной Америки каждые три-пять дней во время пика SAL в июне и августе. Однако в июне 2020 года исторический шлейф пыли вызвал непрерывные выбросы пыли в течение 4 дней. Он был не только длительным, но и исключительно большим. Он простирался на 8000 километров от африканского континента до Мексиканского залива, был размером примерно с сопредельные территории США и заполнял небо США от Техаса до Северной Каролины (4, 5).
Свойства пыли пустыни Сахара
Пыль пустыни Сахара состоит из различных минералов, включая силикаты, такие как кварц (SiO₂). Помимо силикатов, наиболее распространенными компонентами являются глинистые минералы (каолинит и иллит); карбонаты, такие как кальцит (CaCO₃); оксиды железа, такие как гематит (Fe₂O₃); соли; и фосфаты. Как вы уже догадались, именно оксиды железа придают пыли Сахары оттенок охры (6).
Пустыня Сахара в Марокко.
Photographer / Getty Images
Эти минеральные отложения, возникшие из прошлых пород, варьируются по размеру от грубых крупных частиц диаметром более 10 микрон (PM10 и более) до мелких частиц размером менее 2,5 микрон (PM2,5 и меньше). Согласно статье в журнале Epidemiology, 99,5% аэрозолей пыли, которые достигают западной Атлантики, относятся к сверхмелкозернистому типу; более крупные частицы «отсеиваются» под действием силы тяжести ранее в пути протяженностью от 3200 до 9600 километров (7).
Твердые частицы
Твердые частицы (ТЧ) относятся к крошечным твердым частицам или каплям жидкости, которые остаются взвешенными в воздухе, таким как пыль, пыльца и туман. Они настолько малы, что измеряются в микронах (одна миллионная метра; диаметр человеческого волоса составляет около 70–90 микрон). При вдыхании ТЧ могут вызвать серьезные последствия для здоровья. Это также считается одной из форм загрязнения воздуха (8).
Воздействие на окружающую среду
Когда богатая минералами пыль оседает на ландшафты внизу, она взаимодействует с воздухом, сушей и океаном множеством способов, как полезных, так и вредных. Например, железо и фосфор в пыли пустыни Сахара удобряют растения на суше и в море (например, фитопланктон), которым эти микроэлементы необходимы для правильного роста.
Цветение водорослей окрашивает воды Мексиканского залива в ржаво-коричневый цвет.
EyeMark / Getty Images
С другой стороны, если слишком много фосфора или железа перекормят водоросли в соленой или пресноводной воде, может произойти вредоносное цветение водорослей. С 2017 по 2018 год цветение организма Karenia brevis у побережья юго-западной Флориды сделало воду мутно-красного цвета и отравило бесчисленное количество рыб, морских птиц и морских млекопитающих, подвергшихся воздействию его токсинов, которые можно проглотить и вдохнуть. У людей такие токсины могут вызывать симптомы, варьирующиеся от раздражения дыхательных путей до желудочно-кишечных и неврологических эффектов (9).
Пыль пустыни Сахара также может повлиять на погоду. Если она смешивается с ливнями или грозами, особенно в соседней Европе, она может вызвать явления «кровавого дождя» – выпадения красных дождей, которые возникают, когда капли дождя конденсируются на частицах пыли цвета ржавчины.
Сухие ветреные условия, связанные с SAL, также подавляют активность ураганов. Воздух SAL не только содержит половину влаги, необходимой для тропических циклонов, но и его сильный вертикальный сдвиг ветра может буквально разнести структуру шторма на части. Температура поверхности моря в следе пылевого шлейфа также может быть слишком низкой (на 1,8 градуса по Фаренгейту ниже нормы), чтобы усилить шторм, поскольку пыль действует как щит, отражающий солнечный свет от поверхности Земли (10).
Пыль пустыни Сахара не только отражает больше солнечного света, но она его также больше рассеивает. Это приводит к зрелищным восходам и закатам, поскольку чем больше молекул рассеивает фиолетовые и синие световые волны от наших глаз, тем более чистые (и, следовательно, более яркие) красные и оранжевые световые волны мы обычно видим утром и вечером в небе.
Воздействие на человека
Если вы страдаете астмой, аллергией или имеете другие проблемы со здоровьем, вы можете наслаждаться закатами SAL из дома. Высокая концентрация загрязняющих частиц, связанная с пылевыми выбросами в Сахаре, может быть чрезвычайно опасной при вдыхании. Например, исследование, опубликованное в журнале Environmental Health, показало, что в пыльные дни Сахары количество посещений пунктов неотложной помощи по поводу астмы, хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) и респираторных инфекций увеличилось на 38%, 57% и 60%, соответственно. Результаты рабочего документа, опубликованного Национальным бюро экономических исследований, объясняют, что пыль из Сахары также связана с увеличением младенческой смертности на 22% (11, 12).
Основные выводы
- 180+ миллионов тонн пыли пустыни Сахара покидают воздушный слой Сахары в Северной Африке каждый год с конца весны до начала осени.
- Пыль Сахары поддерживает биоразнообразие растений и снижает активность тропических циклонов.
- Мелкие и ультрамелкие частицы (размер PM2,5 и меньше) могут приводить к тому, что воздух становится оранжевым, что может быть вредно для здоровья.
Научный журналист, освещающий широкий круг тем, касающихся окружающей среды, климатического кризиса, загрязнения и жизни людей. Внештатный автор сайта «Знание – свет».
