科学者たちは、砂が私たちの気候や気象システムに及ぼす影響をより深く理解するために、砂の世界を詳しく調べています。
しかし、彼らの研究の場所はあなたを驚かせるかもしれません。
アイスランドはヨーロッパで最大かつ最も活発な砂漠地帯ですが、その 44,000 km2 の砂漠地帯はオレンジ色の砂丘ではなく、黒い火山塵が舞う平らで不毛の地です。通常の砂漠と同様に、風の強い天候では強力な砂嵐を引き起こす可能性のある砂が生成されます。
これらの粒子は「高緯度塵」（HLD）として知られており、主に北極圏に近い地域から発生しますが、遠くはヨーロッパ本土に到達することもあります。
それぞれの種類の塵は、それを作る素材に応じて固有の指紋を持っています。アイスランドの粒子の 1 つは黒い火山ガラスでできています。
「フィンランドだけでなく、セルビアでもアイスランドの黒い粉塵が見つかりました」とアイスランド農業大学の研究者でアイスランドエアロゾル・粉塵協会会長のパブラ・ダグソン＝ワルドハウセロワ氏は言う。
アイスランドではどのようにして塵が発生したのでしょうか?
国連ランク砂漠化は、気候変動と人為的活動により緑豊かな地域が塵の飛行機と化す「現代の最大の環境課題の一つ」である。
アイスランドの砂漠は人間の活動の結果です。 「この地域は白樺の森だったでしょう」とダグソン＝ヴァルトハウセロワさんは不毛の地を指差しながら言う。バイキング入植者は北欧に適した技術を使って土地を耕作しようとしましたが、これらの方法はアイスランドの寒くて風の強い気候では効果がないことが判明しました。
国の景観は何世紀にもわたって悪化しており、現在、アイスランドの森林または森林に覆われているのはわずか約 2 パーセントです。
一方、一部の科学者は信じる北極が最終的には再び緑豊かになるかもしれない、植林アイスランドでは、控えめな目標を掲げてゆっくりと進んでいます。アイスランド森林局 (IFS) は、2050 年までに国の森林面積を 4% に増やすことができればと考えています。
一度砂漠化が始まると、それを元に戻すのは困難です。アイスランドの砂漠から砂塵が舞い上がり、まだ砂漠化していないヨーロッパやアイスランドの他の地域を汚染する日が年間約 135 日あります。火山の噴火によりさらに多くの火山灰が噴出し、砂漠の状況が悪化します。
高緯度の暗い塵は気候にどのような影響を与えるのでしょうか?
HLD の気候への影響は、低緯度の塵の影響とは大きく異なります。 IPCC考慮しますより明るいサハラ砂漠とアジアの砂漠の塵は、光を反射するため、ある意味では有益です。
しかし、アイスランドの塵の粒子は色が濃いため、太陽光を吸収して土地と空気を温めることになります。
「気候に対する最も重要な影響は、雪氷圏への（塵の）堆積です」と、目の前のミュルダールスヨークトル氷河を指しながら、ダグソン＝ヴァルトハウセロワ氏は言う。黒い砂が氷河の上に最大1.3センチメートルの層を作ると、砂が集めた熱で氷が溶けます。
彼女は COP21 の資金提供を受けた氷河の劣化を 2 年以上監視しました。プラネットウォッチプロジェクト世界中の 10 の氷河を監視するためのカメラを提供しました。
黒石炭と同様に、この粉塵は重大な大気汚染物質であり、脆弱な北極地域では気候変動の原因となります。その範囲が広いため、グリーンランドの氷河や海氷にも影響が及ぶとダグソン＝ワルドハウセロワ氏は言う。
気温の上昇により氷河の融解が早まり、より多くの塵が露出している。 「氷河の下には、最高級の山の物質があり、無限の塵源があります」と彼女は説明します。
ダグソン-ワルドハウセロバ氏は、アイスランド全土に配置されたいくつかの測定器の助けを借りて、活動的なダストホットスポットを監視し、より正確な地域ダストモデルを開発しています。
おかげでコペルニクス監視プログラム (CAMS)、彼女は塵の恒久的な観察の最初の1年を終えたところです。 「全球塵モデルの問題は、HLD 源が含まれていないこと、または解像度が低すぎることです。私たちの現場データは、ダストモデラーがモデルを調整するのに役立つはずです」と彼女はユーロニュースグリーンに語った。
アン推定毎年20億トンの砂や塵が大気中に流入し、視界を制限し、呼吸器疾患などの健康上の問題を引き起こしています。
リスクは依然として過小評価されています。「過去 150 年間で火山の噴火によって命が失われたのは 2 人だけですが、アイスランドでは砂嵐による事故で数百人が死亡しています」とダグソン-ワルドハウセロワ氏は言います。
黒い塵には雲の手がかりが隠されている可能性がある
高緯度の塵も潜在的な冷却効果をもたらします。
浮遊塵は、雲の形成に重要なプロセスである氷の結晶の核として機能するため、空にさらに多くの雲を生み出す可能性があります。 「ほんの一握りの塵の粒子であっても、雲の形成方法とその寿命に大きな影響を与える可能性があります」と、この影響を調査している英国リーズ大学の博士課程の学生、ポリー・フォスターは説明します。
HLD の独特な組成は、より濃い色と高いミネラル含有量を備えており、氷や水で満たされた雲を形成するのに特に効果的です。
雲は、雲気候フィードバックと呼ばれるプロセスを通じて地球の気候に大きな影響を与えます。
それらは水の循環に不可欠であり、太陽エネルギーがどれだけ宇宙に反射され、どれだけの熱が閉じ込められるかに影響を与えることで、地球の温度を制御する上で重要な役割を果たします。
「舞い上がる塵の量を理解できれば、雲の発生をより正確に予測できるようになり、ひいては地球温暖化や気象パターンをより正確に予測できるようになります」とフォスター氏は言う。
より良い予測を実現するテクノロジー
この謎を解明するには、科学者は粒子が空のさまざまな高さにどのように分布しているかを発見する必要があります。
フォスター氏は、粒子の存在を判定する新しい方法を試行中です。「粒子を定義できる方法をおそらく見つけました。それは誰もやったことがないことであり、本当にエキサイティングで、本当に重要なことです」と彼女は言います。
チームは気象ドローンを使用してさまざまな高さに到達しています。 「当社のドローンは、温度、気圧、湿度、二次元の風だけでなく、粒子のサイズや数もリアルタイムで測定し、最大 2 キロメートルまで到達する可能性があります」とドローン会社メナピアの最高気象責任者ベン・ピッカリング氏は述べています。
これまでのところ、地球の最も低い大気境界層（ABL）を測定できるのは、気象観測気球とライダーと呼ばれるレーザー光機器だけです。
「ABLは、あらゆるエネルギー交換が行われる場所であり、大気汚染が閉じ込められる場所でもあるため、天気予報をより正確にするために非常に重要です」とピッカリング氏は付け加えた。
しかし、気象気球は飛行コストが非常に高く、測定値を収集できるのは 1 日に 2 回だけであり、ライダーは晴天時にのみ飛行できます。ドローン安価で信頼性の高いオプションです。
フォスター氏は、スライドガラス上の微量の粒子を収集できる革新的な機器をドローンに取り付け、粉塵の挙動と輸送について比類のない洞察を提供します。
一方、粒子は地上で同じ装置を使用して収集され、スライドガラスと比較されます。 「もし結果が肯定的に出て、塵がどのように運ばれているかを示すことができれば、それは信じられないほど素晴らしいことになるでしょう」と彼女は言います。
この記事の報道は、科学ジャーナリズム賞の支援を受けています。欧州地球科学連合。
