Bugün öğrendim ki: Sahra Çölü'nden gelen tozun, okyanus ötesinde olmasına rağmen Amazon Yağmur Ormanları'nın gübrelenmesine yardımcı olduğu.
Dünya'nın en büyük, en sıcak çölüyle en büyük tropikal yağmur ormanını ne birbirine bağlıyor?
Sahra Çölü, Afrika'nın kuzey kesiminin yaklaşık üçte birinde neredeyse kesintisiz bir kum ve çalı şeridi. Amazon yağmur ormanı, kuzeydoğu Güney Amerika'yı kaplayan yoğun nemli bir orman kütlesidir. Ancak Sahra üzerinden güçlü rüzgarlar estiğinde, havada bir bej bulut yükselir, kıtalar arasında uzanır ve çölü ve ormanı birbirine bağlar. Bu toz. Ve çok fazla toz.
İlk kez, bir NASA uydusu bu transatlantik yolculuğu yapan toz miktarını üç boyutlu olarak nicelleştirdi. Bilim insanları sadece tozun hacmini ölçmekle kalmadı, aynı zamanda çölün geçmişte bir göl yatağı olmasından kalma, Sahra kumlarında kalan fosfor miktarını, gezegenin en ıssız yerlerinden birinden, en verimli yerlerinden birine okyanus üzerinden taşınan miktarı hesapladı.
Amerikan Jeofizik Birliği'nin bir dergisi olan Geophysical Research Letters'da 24 Şubat'ta yayınlanan yeni bir makale, bu fosfor taşınımının yıllarca süren ilk uydu tabanlı tahminini sunuyor, dedi Maryland Üniversitesi'nde atmosfer bilimcisi ve NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nde (Maryland, Greenbelt) çalışan kıdemli yazar Hongbin Yu. Yu ve meslektaşlarının Remote Sensing of the Environment dergisinde çevrimiçi olarak yayınlanan bir makale, Sahra'dan Amazon'a genel toz taşınımının ilk çok yıllık uydu tahminini sunmuştu.
Bu kıtasal toz yolculuğu önemlidir çünkü tozda bulunan maddeler önemlidir, dedi Yu. Özellikle, Çad'daki Bodélé Çöküntüsünden alınan toz, ölü mikroorganizmalardan oluşan kaya minerallerinin fosforla yüklü olduğu eski bir göl yatak yeridir. Fosfor, Amazon yağmur ormanının gelişmesi için bağlı olduğu bitki proteinleri ve büyümesi için temel bir besindir.
Amazon topraklarında besinler – ticari gübrelerde bulunan aynı besinler – sınırlıdır. Bunun yerine besinler bitkilerde birikir. Düşen, çürüyen yapraklar ve organik maddeler, toprakla temas ettikten sonra hızla bitkiler ve ağaçlar tarafından emilen çoğunluğu besin sağlar. Ancak fosfor dahil bazı besinler, yağmurla birlikte dere ve nehirlere akarak Amazon havzasından yavaş sızan bir küvete benzer şekilde akar gider.
Sahra tozundan Amazon topraklarına ulaşan fosforun tahmini yıllık 22.000 tondur, dedi Yu. Bu bulgu, toz ve aerosollerin çevreye ve yerel ve küresel iklime olan etkisini anlamak için yapılan daha geniş bir araştırmanın bir parçasıdır.
Rüzgarda Toz
“Tozun birçok yönden çok önemli olduğunu biliyoruz. Dünya sisteminin temel bir bileşenidir. Toz iklimi etkileyecek ve aynı zamanda iklim değişikliği de tozu etkileyecek,” dedi Yu. Bu etkilerin neler olabileceğini anlamak için “İlk önce iki temel soruyu cevaplamamız gerekiyor. Kaç ton toz taşınıyor? Ve toz taşınım miktarı ile iklim göstergeleri arasındaki ilişki nedir?”
Yeni toz taşınım tahminleri, NASA'nın Bulut-Aerosol Lidar ve Kızılötesi Yol Bulucu Uydu Gözlemi (CALIPSO) uydusundaki lidar cihazının 2007 ile 2013 yılları arasında topladığı verilerden elde edildi.
Veriler, rüzgarın ve hava koşullarının her yıl ortalama 182 milyon ton toz kaldırdığını ve onu Sahra'nın batı kenarından 15W boylamından taşıdığını gösteriyor. Bu hacim, toz dolu 689.290 kamyonetin eşdeğeridir. Toz daha sonra Atlantik Okyanusu'nda 1.600 mil yol alıyor, ancak bazıları yüzeye düşüyor veya yağmur tarafından havadan uzaklaştırılıyor. Güney Amerika'nın doğu kıyısında, 35W boylamında, havada 132 milyon ton kalıyor ve 27.7 milyon ton – 104.908 kamyonetin eşdeğer miktarı – Amazon havzasının üzerinde yüzeye düşüyor. Yaklaşık 43 milyon ton toz daha da ilerleyip Karayip Denizi'nin üzerinde, 75W boylamının ötesinde yerleşmek için yol alıyor.
Yu ve meslektaşları, gezegendeki en büyük toz taşınımı olan Sahra tozunun Atlantik Okyanusu üzerinden Güney Amerika ve ardından Karayip Denizi'ne taşınımına odaklandılar.
Bodélé Çöküntüsü'nden ve Barbados'taki ve Miami'deki yer istasyonlarından toplanan toz, bilim insanlarına Sahra tozundaki fosfor oranı hakkında bir tahmin sağlıyor. Bu tahmin, bu toz taşınımından Amazon havzasına ne kadar fosfor biriktiğini hesaplamak için kullanılıyor.
Yedi yıllık veri kaydı, uzun vadeli eğilimleri incelemek için çok kısa olsa da, toz ve diğer aerosollerin okyanus üzerinde hareket ettikçe nasıl davrandığını anlamak için yine de çok önemlidir, dedi CALIPSO için NASA Langley Araştırma Merkezi'nde (Virginia) proje bilimcisi ve bu çalışmada yer almayan Chip Trepte.
"Bu aerosol taşınımında oldukça sağlam, oldukça tutarlı bir model olup olmadığını anlamak için ölçümler kaydı gerekiyor," dedi.
Verileri yıl yıl incelemek, modelin aslında oldukça değişken olduğunu gösteriyor. 2007'deki en yüksek toz taşınımı ile 2011'deki en düşük arasında %86'lık bir değişim vardı, dedi Yu.
Bu kadar büyük değişiklik neden kaynaklanıyor? Bilim insanları bunun Sahra'nın güney sınırındaki uzun yarı kurak bölge olan Sahel'deki koşullar ile ilgili olduğuna inanıyor. Toz taşınımındaki değişiklikleri çeşitli iklim faktörleriyle karşılaştırdıktan sonra, Yu ve meslektaşları bir önceki yılın Sahel yağışıyla bir korelasyon buldu. Sahel yağışları arttığında, sonraki yılki toz taşınımı daha düşük oldu.
Korelasyonun arkasındaki mekanizma bilinmiyor, dedi Yu. Bir olasılık, artan yağışın Sahel'de daha fazla bitki örtüsü ve rüzgar erozyonuna maruz kalan daha az toprak anlamına gelmesidir. Daha olası ikinci bir açıklama, yağış miktarının rüzgarların dolaşımıyla ilgili olması ve bu rüzgarların sonunda hem Sahel'den hem de Sahra'dan tozu üst atmosfere sürüklemesidir, burada okyanusun üzerinden uzun bir yolculuğa dayanabilirler.
CALIPSO, atmosferdeki toz katmanlarının yüksekliği hakkında değerli bilgiler veren "perdeler" veri topluyor. Tozun hangi yükseklikte hareket ettiğini bilmek, tozun nereye gideceğini ve tozun Dünya'nın ısı dengesine ve bulutlara nasıl etki edeceğini ve gelecekteki iklim senaryolarında nasıl etkileşime gireceğini anlamak ve sonunda bilgisayarlar kullanarak modellemek için önemlidir.
"Farklı yüksekliklerde farklı rüzgar akımları vardır," dedi Trepte. "Bu, üç boyutlu toz taşınımının nasıl göründüğü anlayışında bir adım ileriye taşıyor ve iklim çalışmaları için kullanılan bu modellerle karşılaştırılıyor."
İklim çalışmaları, kapsam açısından, Amazon'da gelecek yıllarda gerçekleşebilecek olanlar gibi küreselden bölgesel değişikliklere kadar uzanır. Tozun yanı sıra, Amazon'da yangınlardan çıkan duman ve bitkiler tarafından salınan bakteri, mantar, polen ve sporlar gibi birçok başka aerosol türü bulunmaktadır. Gelecekte Yu ve meslektaşları, bu aerosollerin yerel bulutlar üzerindeki etkilerini – ve bunların Afrika'daki tozdan nasıl etkilendiklerini – incelemeyi planlıyorlar.
"Bu küçük bir dünya," dedi Yu, "ve hepimiz birbirine bağlıyız."