Saharan y polvo de Asia, las partículas biológicas terminan viaje global en California el 28-Feb-2013

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Universidad de California - San Diego

Polvo del Sahara y de Asia, las partículas biológicas terminan viaje global en CaliforniaUCSD, estudio de NOAA es el primero en mostrar que el polvo y otros aerosoles de 1 lado del mundo precipitaciones influyen en otro

Un estudio de campo de los impactos de aerosoles en las nubes y la precipitación en las montañas de Sierra Nevada muestra que el polvo y los microorganismos transportados desde lugares tan lejanos como el desierto del Sahara ayuda para estimular la precipitación que California cuenta con para su suministro de agua.

La campaña de campo CalWater, financiado por la Comisión de Energía de California y dirigido por la Universidad de California San Diego y de la NOAA, podría ayudar a los estados occidentales a entender mejor el futuro de su suministro de agua y la generación de energía hidroeléctrica como el cambio climático influye en la cantidad y con qué frecuencia el polvo viaja por todo el mundo y altera la precipitación lejos de su punto de origen.

"UC San Diego es un líder en el tratamiento de los desafíos globales, multidisciplinares complejas, tales como la escasez de agua y los problemas ambientales", dijo el canciller de UCSD Pradeep K. Khosla. "Nuestros investigadores trabajan en colaboración para investigar y producir investigación significativa e impactante, que aumentarán nuestra comprensión de nuestro planeta y el medio ambiente, por lo que pueden mejorar la vida humana y de nuestro mundo."

Jessie Creamean, un asociado postdoctoral en el Laboratorio de Investigación del Sistema Terrestre de la NOAA en Boulder, Colorado, co-autor del artículo que aparece en el journalSciencewith Kaitlyn Suski, un estudiante graduado en el laboratorio de la Cátedra Distinguida en Química Atmosférica Prof. Kimberly Prather, que tiene citas de la Institución Scripps de Oceanografía y el Departamento de Química y Bioquímica en la UCSD.

"Hemos sido capaces de demostrar el polvo y los aerosoles biológicos que llegaron desde lugares tan lejanos como el Sahara se incorporaron en las nubes para formar hielo, entonces influido en la formación de la precipitación en California", dijo Creamean, que llevó a cabo el trabajo de campo como un graduado de la UCSD estudiante menor de Prather, el líder del estudio. "Hasta donde sabemos, nadie ha sido capaz de determinar directamente el origen de los aerosoles críticos siembra nubes de nivel medio que finalmente producen períodos con amplia precipitación típicamente en forma de nieve en el suelo."

El estudio, "El polvo y aerosoles biológicos de la precipitación Influencia del Sahara y Asia en el oeste de EE.UU." aparece 28 de febrero en las versiones en línea ofScience.

Los investigadores han sabido por mucho tiempo que los vientos pueden transportar aerosoles como el polvo a altitudes superiores a 5.000 metros (16.400 pies) de continente a continente. Un estudio no relacionado 2009 encontró que en un caso, el polvo de Asia hace un circuito completo alrededor del planeta en 13 días.

Estas partículas de polvo pueden actuar como núcleos de hielo dentro de las nubes a temperaturas más altas de lo que ocurriría en su ausencia. Inician la congelación de vapor de agua y gotas de agua, y luego precipitan en forma de lluvia, nieve o granizo, dependiendo de si las condiciones meteorológicas les permiten lograr una masa suficiente para caer del cielo antes de evaporarse. Sin núcleos de hielo, el hielo probablemente no forman en las nubes con temperaturas superiores a -38 grados C (-36.4 grados F).

Además del polvo, los aerosoles pueden estar compuestos de sal de mar, los bits de hollín y otros tipos de contaminación, o material biológico. Las bacterias, los virus, el polen y las plantas, tanto de origen terrestre y marino, también se suman a la mezcla de aerosoles que hacen el viaje transcontinental.

Análisis de las tormentas de invierno en 2011 los investigadores encontraron que el polvo y los aerosoles biológicos tienden a mejorar los procesos de precipitación de formación en la Sierra Nevada. En estudios anteriores, los investigadores han encontrado que las partículas de contaminación tienen el efecto contrario, la supresión de las precipitaciones en la Sierra Nevada.

La mayor parte de los datos recogidos durante CalWater vino de instrumentos conocidos como espectrómetros de aerosol tiempo-de-vuelo Masa (ATOFMS), co-desarrollado por Prather y el Cloud-Aerosol Lidar e Infrarrojo Pathfinder Satélite de Observación (CALIPSO) por satélite, que dio seguimiento a la transporte de aerosoles en la atmósfera de continente a continente. Las mediciones en los alrededores de las nubes utilizaron el Departamento de aviones de investigación de energía G-1, que lleva a otros instrumentos vitales, como un detector especializado para la presencia de núcleos de hielo de polvo que alimentan las nubes y su presencia en el residuo recogido de cristales de hielo. La parte del estudio fue dirigido por el coautor Paul DeMott, científico investigador senior en la Universidad Estatal de Colorado.

Con estas herramientas, los investigadores fueron capaces de determinar que al menos algo del polvo y biopartículas detectado por una unidad ATOFMS aviones montados en febrero 2011 a través de vuelos de Sierra Nevada nubes de tormenta estaban en los cielos de Omán 10 días antes, habiendo probablemente se originaron en Sahara, unos días antes. A lo largo del viaje, el polvo del Sahara y los microbios mezclados con otros aerosoles de los desiertos de China y Mongolia antes flotando sobre el Océano Pacífico. A su llegada a California, los aerosoles sembraron efectivamente las nubes de tormenta y ha contribuido a la eficacia de las nubes en la producción de las precipitaciones. Otras dos unidades ATOFMS transportables alojados en trailers en Sugar Pine presa justo al sur de la Interestatal 80 en el Bosque Nacional Tahoe y otros instrumentos que tienen más mediciones. Ellos determinaron la composición química de los aerosoles en el final de su viaje al observar las partículas presentes en muestras de precipitación que se recogieron durante las tormentas.

Los investigadores dijeron que es un reto importante para resolver los impactos relativos de la meteorología, la dinámica de la atmósfera, y las fuentes originales de las semillas de nubes en los procesos de precipitación. Agregaron que más estudios como CalWater son necesarios para identificar aún más que los aerosoles son propicias para la formación de precipitación y que los aerosoles sofocan su producción.

"Debido a la ubicuidad de polvo y partículas biológicas co loft-como

bacterias en la atmósfera, estos resultados tienen un significado global ", concluye el estudio. "Por otra parte, las implicaciones para el futuro de los recursos hídricos se hacen aún más importante cuando se considera el posible aumento en el polvo [el viento] como resultado del calentamiento del clima y uso de la tierra."

"La energía hidroeléctrica es una fuente esencial de energía eléctrica en el suministro de California, en promedio, 15 por ciento de nuestra generación anual. Más importante es que proporciona la electricidad durante los días calurosos de verano, cuando más se necesita ", dijo el presidente de la Comisión de Energía, Robert B. Weisenmiller. "Este estudio financiado por el Estado, en colaboración con la NOAA nos ayudará a entender cómo las pequeñas partículas en el aire afectan a la precipitación y la generación de energía hidroeléctrica. Además, esta información será útil en la estimación de los efectos de nuestro clima cambiante ".

Además Creamean, Suski y Prather, co-autores del estudio incluyen a Daniel Rosenfeld de la Universidad Hebrea de Jerusalén, Alberto Cazorla de UCSD, Paul DeMott de la Universidad Estatal de Colorado, Ryan Sullivan de la Universidad Carnegie Mellon, Allen White, F. Martin Ralph de la NOAA, Patrick Minnis de Centro de la NASA Langley Research, y Jennifer Comstock y Jason Tomlinson, del Laboratorio Nacional Pacific Northwest en Richland, Washington