Η μεταφορά ορυκτής σκόνης οδηγεί και τα δύο συστήματα της γης και ανταποκρίνεται στις μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες
Η μεταφορά ορυκτής σκόνης (π.χ. χώματος) μέσω της ατμόσφαιρας σε χιλιάδες χιλιόμετρα αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό συστατικό των συστημάτων της Γης. Κατά τη μεταφορά, δηλαδή, ενώ βρίσκεται στην ατμόσφαιρα, η σκόνη μεταβάλλει τις ανταλλαγές ακτινοβολίας, που σημαίνει ότι επηρεάζει την ατμοσφαιρική θερμοκρασία (συνήθως προκαλεί καθαρή ψύξη). Επομένως, οι αλλαγές στην παγκόσμια σκόνη με την πάροδο του χρόνου είναι πιθανό να έχουν επηρεάσει τη θερμοκρασία της Γης στο παρελθόν.
Επιπλέον, η σκόνη επηρεάζει τη βροχόπτωση αυξάνοντας τον αριθμό των πυρήνων συμπύκνωσης νεφών στην ατμόσφαιρα. Η εναπόθεση σκόνης γονιμοποιεί τα οικοσυστήματα με τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά. Η σκόνη είναι μια σημαντική πηγή θρεπτικών συστατικών σε πολλά περιβάλλοντα, όπως ο απομακρυσμένος ωκεανός, όπου διεγείρει την παραγωγή φυτοπλαγκτού των ωκεανών, καθώς και ορισμένα τροπικά δάση, όπως ο Αμαζόνιος. Επειδή η πρωτογενής παραγωγικότητα από το φυτοπλαγκτόν έχει ως αποτέλεσμα C02 Η σκόνη που απομακρύνεται από την ατμόσφαιρα, ασκεί μια δευτερεύουσα ανάδραση στη θερμοκρασία, με αποτέλεσμα πάλι να ψύχεται.
Συνολικά, επομένως, η ανακατασκευή των ρυθμών εκπομπής και εναπόθεσης σκόνης, τόσο τώρα όσο και στο παρελθόν, παρέχει σημαντικές πληροφορίες τόσο για το κλίμα όσο και για τις βιογεωχημικές διεργασίες. Ωστόσο, εξακολουθούμε να γνωρίζουμε σχετικά λίγα σχετικά με τα ποσοστά μεταφοράς σκόνης και τον ρόλο της στην αύξηση της κλιματικής μεταβλητότητας στο παρελθόν. Για παράδειγμα, υποτίθεται ότι οι μεταβαλλόμενες εκπομπές σκόνης συνέβαλαν στην ανατροπή του κλίματος της Γης μεταξύ παγετώνων και μεσοπαγετώνων συνθηκών κατά τη διάρκεια της Τεταρτογενούς Περιόδου, αν και απαιτούνται και οι δύο περισσότερες καταγραφές προηγούμενων εκπομπών σκόνης σε συνδυασμό με τη μοντελοποίηση του συστήματος της Γης για να δοκιμαστεί πληρέστερα αυτή η ιδέα. /P>
Εκτός από το ότι παίζει ρόλο στην πρόκληση αλλαγών στα συστήματα της Γης, οι ρυθμοί εκπομπής σκόνης ανταποκρίνονται επίσης στις αλλαγές στις συνθήκες της επιφάνειας της γης και στο κλίμα. Για παράδειγμα, η αυξανόμενη ξηρασία μπορεί να αναμένεται να οδηγήσει σε αυξημένες εκπομπές σκόνης. Για αυτόν τον λόγο, η ανακατασκευή των ρυθμών εναπόθεσης σκόνης με την πάροδο του χρόνου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση των μεταβαλλόμενων συνθηκών σε περιοχές με πηγή σκόνης, όπως η κατάσταση του υδροκλίματος (δηλαδή διαβροχή και ξήρανση) και η αλλαγή της ανθρώπινης χρήσης γης (όπως η αλλαγή των γεωργικών πρακτικών).
Πηγές σκόνης και καταβόθρες
Η μεταφορά σκόνης είναι μια σημαντική παγκόσμια ιζηματογενής διαδικασία. Επί του παρόντος, οι κύριες παγκόσμιες πηγές σκόνης είναι θερμά ξηρά και ημίξηρα τοπία, για παράδειγμα, οι έρημοι της Βόρειας Αφρικής (Σαχάρα), η βορειοδυτική Κίνα και η Αυστραλία, μεταξύ άλλων. Σε πολλές από αυτές τις περιοχές, η μεταφορά ιζήματος ως σκόνης υπερβαίνει τη μεταφορά ιζημάτων ποταμών. Στο παρελθόν, ωστόσο, οι πηγές σκόνης με κρύο κλίμα, όπως οι πεδιάδες των παγετώνων, ήταν πολύ πιο σημαντικές.
Παρά τη σημασία της σκόνης, η ανακατασκευή των ρυθμών εναπόθεσης σκόνης με την πάροδο του χρόνου δεν είναι απλή. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι μεγάλες καταιγίδες σκόνης που μπορούν να μεταφέρουν εκατομμύρια τόνους σκόνης σε χιλιάδες χιλιόμετρα συχνά καταλήγουν σε πολύ λεπτές αποθέσεις σκόνης, αν και σε πολύ μεγάλες περιοχές. Υπάρχουν ορισμένα περιβάλλοντα, ωστόσο, στα οποία η σκόνη είναι πιο εύκολα αναγνωρίσιμη, όπως μέσα σε στρώματα πάγου ή παγοπεδία όπου η σκόνη είναι συχνά η μόνη πηγή ιζημάτων. Αν και τα αρχεία εναπόθεσης σκόνης που ανακατασκευάστηκαν από πυρήνες πάγου ήταν εξαιρετικά πολύτιμα, κατάλληλα πεδία πάγου υπάρχουν σε λίγες τοποθεσίες, δηλαδή στις πολικές περιοχές ή σε αλπικά περιβάλλοντα, τα οποία μπορεί και τα δύο να βρίσκονται έξω από τα κύρια μονοπάτια μεταφοράς σκόνης. Η ανακατασκευή της εναπόθεσης σκόνης σε άλλα περιβάλλοντα μπορεί να είναι πιο περίπλοκη. Ακόμα, αρχεία εναπόθεσης σκόνης μπορούν να δημιουργηθούν από περιβάλλοντα όπως σε κοιτάσματα τύρφης (τύρφη) ή από ιζήματα λιμνών.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, η σκόνη μπορεί να είναι ο μόνος ή ο κυριότερος παράγοντας που συνεισφέρει στο ορυκτό ίζημα που επιτρέπει τη σκόνη να απομονωθεί και να αναλυθεί. Ωστόσο, σε πολλές περιπτώσεις, τα ιζήματα που προέρχονται από τη λεκάνη απορροής που μεταφέρονται από τα ποτάμια είναι σημαντικά. Σε αυτά τα περιβάλλοντα, το συστατικό της σκόνης μπορεί ακόμα να απομονωθεί χρησιμοποιώντας την εφαρμογή τεχνικών γεωχημικών δακτυλικών αποτυπωμάτων για τον διαχωρισμό της σκόνης από άλλο υλικό. Η εφαρμογή του γεωχημικού αποτυπώματος της σκόνης μπορεί να προχωρήσει πολύ περισσότερο από το διαχωρισμό της σκόνης από τη μη σκόνη. μπορεί επίσης να εφαρμοστεί στην εξέταση από πού προέρχεται η σκόνη (η περιοχή της πηγής της) και, ως εκ τούτου, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση του τρόπου με τον οποίο διαφορετικές περιοχές πηγής σκόνης έχουν ενεργοποιηθεί ή απενεργοποιηθεί με την πάροδο του χρόνου ως απόκριση σε αλλαγές στο κλίμα ή αλλαγές στην ανθρώπινη γη- χρήση.
Η γεωχημική αποτύπωση των πηγών σκόνης λειτουργεί αντιστοιχίζοντας τη χημική υπογραφή των δειγμάτων σκόνης που έχουν εναποτεθεί με αυτή της περιοχής πηγής. Αυτό είναι δυνατό επειδή διαφορετικές περιοχές πηγής σκόνης έχουν μοναδικά γεωχημικά χαρακτηριστικά που αντικατοπτρίζουν την υπογραφή των πετρωμάτων από τα οποία προέρχονται τα ιζήματα. Αυτό το γεωχημικό δακτυλικό αποτύπωμα διατηρείται μετά από την παρακέντηση των ιζημάτων από τον άνεμο και κατά τη μεταφορά και την απόθεσή του, επιτρέποντας τελικά τον εντοπισμό δειγμάτων σκόνης από την προέλευση της περιοχής πηγής.
Χρησιμοποιώντας τη σκόνη για την ανασυγκρότηση της υδροκλιματικής εξέλιξης στην Αυστραλία
Τα ανακατασκευασμένα αρχεία μεταφοράς-απόθεσης σκόνης σε μεγάλη απόσταση έχουν σημαντική αξία για την κατανόηση ευρείας κλίμακας περιβαλλοντικών αλλαγών σε ξηρά και ημίξηρα περιβάλλοντα. Ενώ συχνά θεωρείται ότι οι αυξημένες εκπομπές σκόνης αντικατοπτρίζουν την αυξανόμενη ξηρασία, τα αποτελέσματά μας έχουν δείξει ότι αυτό συχνά δεν συμβαίνει. Η Αυστραλία είναι η μεγαλύτερη πηγή σκόνης στο Νότιο Ημισφαίριο με αιολικά συστήματα που μεταφέρουν σκόνη από την Αυστραλία στους γύρω ωκεανούς και ακόμη και σε άλλες χερσαίες μάζες. Έχουμε ανακατασκευάσει τα ποσοστά εναπόθεσης αυστραλιανής σκόνης σε αλπικούς τυρφώνες στη Νέα Ζηλανδία τα τελευταία 8000 χρόνια, χρησιμοποιώντας γεωχημικά δακτυλικά αποτυπώματα για να απομονώσουμε τη σκόνη που προέρχεται από την Αυστραλία από άλλο υλικό στον βάλτο. Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η εναπόθεση σκόνης της Αυστραλίας στη Νέα Ζηλανδία ήταν κατά μέσο όρο 0,6 g/m/έτος (ή 6 γραμμάρια κάθε 10 χρόνια) τα τελευταία 8000 χρόνια, υποδεικνύοντας ότι η αυστραλιανή σκόνη συμβάλλει σημαντικά στις βιογεωχημικές διεργασίες στη Νέα Ζηλανδία.
Τα αποτελέσματα έδειξαν επίσης περιόδους ενισχυμένης εναπόθεσης σκόνης στην Αυστραλία ως απόκριση στις μεταβαλλόμενες συνθήκες του υδροκλίματος στην Αυστραλία. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια του πρώιμου-μέσου Ολόκαινου (πριν από 8.000-4.500 χρόνια), τα ποσοστά εναπόθεσης σκόνης ήταν σχετικά χαμηλά, με τη σκόνη να προέρχεται σε μεγάλο βαθμό από ημίξηρες περιοχές της νοτιοανατολικής Αυστραλίας. Είναι σημαντικό ότι η λεκάνη της λίμνης Eyre, στην κεντρική Αυστραλία, δεν ήταν ενεργή ως πηγή σκόνης κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Αυτό συμβαίνει παρά το γεγονός ότι η λεκάνη της λίμνης Eyre είναι η μεγαλύτερη πηγή σκόνης από την Αυστραλία σήμερα. Αν και υπάρχουν ελάχιστα αρχεία για αυτήν την περίοδο από την τεράστια λεκάνη της λίμνης Eyre, τα υπάρχοντα στοιχεία υποδηλώνουν ότι ο αυστραλιανός μουσώνας ήταν πιο ενεργός κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου με βροχοπτώσεις που ξεχύθηκαν στη λεκάνη, δηλ. ότι η λεκάνη της λίμνης Eyre μπορεί να ήταν πολύ υγρή για να δημιουργήσει σκόνη . Μετά από 4.500 χρόνια πριν, η λεκάνη της λίμνης Eyre ενεργοποιήθηκε ως πηγή σκόνης, υπονοώντας μια σημαντική αναδιοργάνωση των υδροκλιματικών προτύπων της Αυστραλίας, σε συνθήκες που μοιάζουν περισσότερο με τις σημερινές, περίπου αυτή την εποχή. Αυτή η αλλαγή αντικατοπτρίζει μια γενικευμένη ξήρανση της κεντρικής Αυστραλίας, ωστόσο, μπορεί επίσης να συνεπάγεται αύξηση της μεταβλητότητας του κλίματος.
Οι κορυφαίες εκπομπές σκόνης στην Αυστραλία σημειώθηκαν περίπου πριν από 4.000 έως 2.500 χρόνια, που συμπίπτουν με τα αρχεία αυξημένης κλιματικής μεταβλητότητας της Νότιας Ταλάντωσης του Ελ Νίνιο (ENSO). Πιστεύουμε ότι αυτό δεν είναι τυχαίο, δηλαδή, η ενισχυμένη δραστηριότητα ENSO χαρακτηρίζεται από εναλλαγές μεταξύ υγρών γεγονότων Ελ Νίνιο, όπου τα ποτάμια της κεντρικής Αυστραλίας ρέουν και φέρνουν φρέσκο (λεπτόκοκκο) ίζημα στις πλημμυρικές πεδιάδες και τις εφήμερες λίμνες της. Στη συνέχεια, κατά τη διάρκεια ξηρών γεγονότων του Ελ Νίνιο, αυτό το ίζημα στεγνώνει και μεταφέρεται από τον άνεμο. Είναι ενδιαφέρον, επομένως, ότι οι μέγιστες εκπομπές σκόνης κατά τη διάρκεια του μέσου έως του όψιμου Ολόκαινου ταιριάζουν προσωρινά με την κορυφαία κλιματική μεταβλητότητα και συνεπάγονται συνεχή ανεφοδιασμό ιζημάτων στις περιοχές πηγής που οδηγεί σε αυξημένες εκπομπές σκόνης.
Ο σύνδεσμος της ανθρώπινης σκόνης
Εκτός από την ανταπόκριση στη φυσική περιβαλλοντική μεταβλητότητα, οι εκπομπές σκόνης μπορεί επίσης να ανταποκρίνονται στην ανθρώπινη δραστηριότητα. Η ημίξηρη λεκάνη Murray-Darling Basin (MBD) στη νοτιοανατολική Αυστραλία είναι η κύρια γεωργική περιοχή της Αυστραλίας, που παράγει το 40% των γεωργικών προϊόντων της. Πυρήνες τύρφης των Άλπεων από τα Snowy Mountains στην ανατολική (καθοδική) άκρη του λεκανοπεδίου αλλάζουν την εναπόθεση σκόνης μετά την ανάπτυξη της γεωργίας στη λεκάνη από τη δεκαετία του 1850 μ.Χ. Οι πυρήνες τύρφης δείχνουν ότι τα ποσοστά εναπόθεσης σκόνης αυξήθηκαν κατά περίπου 4 φορές μετά την εισαγωγή της παραγωγής προβάτων, βοοειδών και καλλιεργειών στη λεκάνη. Σε αυτήν την περίπτωση, αυξήθηκαν οι εκπομπές σκόνης ως απόκριση στην εισαγωγή σκληρών οπληφόρων ζώων (που διαλύουν τους προστατευτικούς φλοιούς του εδάφους), του σχετικού καθαρισμού της βλάστησης και της εκτροπής του νερού (άρδευση), που συλλογικά εκθέτουν τα εδάφη σε αιολική διάβρωση.
Τα μεγάλα γεγονότα ξηρασίας ξεχωρίζουν ως επεισόδια ενισχυμένης εναπόθεσης σκόνης στον πυρήνα. Αυτά τα γεγονότα ξηρασίας συμπίπτουν με δραματικές προφορικές αναφορές για καταιγίδες σκόνης και διάβρωση από τον αέρα στη λεκάνη μεταξύ του 1890 και του 1940, μια περίοδος που έχει ονομαστεί αυστραλιανή σκόνη. Είναι σημαντικό ότι οι τυρφώνες καταγράφουν μειωμένη εναπόθεση σκόνης από τη δεκαετία του 1980, όταν ξεκίνησαν ευρέως βελτιωμένα μέτρα και προγράμματα διατήρησης του εδάφους στην Αυστραλία. Κατά συνέπεια, οι πυρήνες που μελετήθηκαν φαίνεται να υπογραμμίζουν την αξία της συντονισμένης διαχείρισης για βελτιωμένη διατήρηση του εδάφους.
Κατανόηση του ρόλου της σκόνης
Σημαντική πρόοδος έχει σημειωθεί στην κατανόηση των μεταβαλλόμενων εκπομπών σκόνης και του ρόλου της σκόνης στα συστήματα της Γης τις τελευταίες δεκαετίες. ωστόσο, μένουν πολλά να μάθουμε. Υπάρχουν ακόμα σχετικά λίγες παλαιοκαταγραφές εκπομπών σκόνης και, κατά συνέπεια, τόσο οι έλεγχοι των εκπομπών σκόνης διαχρονικά, όσο και η συμβολή της σκόνης στα συστήματα της Γης, μένει να γίνει πλήρως κατανοητός. Συγκεκριμένα, τα αρχεία εναπόθεσης σκόνης υπόσχονται πολλά για την ανακατασκευή των προηγούμενων ταχυτήτων ανέμου και των μοτίβων κυκλοφορίας μάζας αέρα. Επιπλέον, η συμβολή της εναπόθεσης σκόνης στη λίπανση των οικοσυστημάτων, π.χ. μέσω σχηματισμού εδάφους, μένει να διερευνηθεί πλήρως. Είναι σαφές, ωστόσο, ότι οι εκπομπές σκόνης ανταποκρίνονται με ευαισθησία στην περιβαλλοντική αλλαγή και, ως εκ τούτου, η ανάπτυξη αρχείων εναπόθεσης σκόνης σε μεγάλη απόσταση έχει την ικανότητα να παρέχει ζωτικής σημασίας πληροφορίες για αλλαγές σε κλίμακα τοπίων.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Palaeo-dust records:A window to understanding past περιβάλλοντα, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Global and Planetary Change. Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους Samuel K. Marx και James N. Hooper από το University of Wollongong, Balz S. Kamber από το Trinity College του Δουβλίνου, Hamish A. McGowan από το Πανεπιστήμιο του Κουίνσλαντ, Lynda M. Petherick από το Πανεπιστήμιο Γουέλινγκτον Βικτόρια , Grant H. McTainsh από το Griffith University, Nicola Stromsoe από το Charles Darwin University και Jan-Hendrik May από το University of Melbourne.
