Le tempeste di sabbie desertiche viste dal satellite. Cieli velati, tramonti dai colori caldi, macchine sporche e scarsa qualità dell’aria sono alcuni dei segnali più visibili degli episodi di trasporto di polvere dai deserti. Negli ultimi anni l’Europa e i Caraibi hanno sperimentato alcuni notevoli eventi di polvere sahariana che hanno suscitato molte domande sull’influenza del cambiamento climatico nella sua frequenza o intensità, e inoltre sui suoi effetti sulla nostra salute.
Il clima ed il trasporto delle sabbie desertiche viste dal satellite
Probabilmente è meno noto che il trasporto di polvere a lungo raggio è una variabile chiave dell’atmosfera che gioca un ruolo nel tempo, nel clima e nella composizione atmosferica.
Data la sua estensione gigantesca, il deserto del Sahara è la principale fonte globale di polvere atmosferica, ma ci sono altri importanti punti caldi attorno alla cosiddetta dust belt, la cintura di polvere. Il deserto del Gobi è la principale fonte di polvere in Asia con il trasporto che arriva fino alle isole Hawaii.
Ecco alcuni aspetti chiave del trasporto della polvere.
Perché succede e quando, c’è una stagione per questo?
Sabbie desertiche viste dal satellite. Il trasporto della polvere dipende da due fattori principali: la disponibilità di fonti di sedimenti minerali e organici leggeri e secchi – di cui i deserti del mondo sono una scorta infinita – e le condizioni del vento che favoriscono l’iniezione di particolato nella troposfera e il suo trasporto.
Pertanto, in generale, gli episodi di polvere tendono ad essere stagionali, a seguito delle variazioni delle condizioni del vento. I modelli del vento determineranno anche la dimensione del loft di particolato o l’altezza alla quale viaggerà la nuvola di polvere.
Il trasporto di polvere sahariana verso i Caraibi, seguendo gli alisei, è più probabile che avvenga durante la primavera, l’estate e l’inizio dell’autunno, quando lo strato d’aria sahariano si forma attraversando l’Atlantico con masse d’aria molto secche e polverose.
L’inizio della primavera è il periodo più attivo per il trasporto di polvere sahariana in Europa.
Il cambiamento climatico rende questi episodi più frequenti o intensi?
Le condizioni di siccità e la desertificazione associate al riscaldamento globale possono aumentare la quantità di polvere disponibile. Anche l’uso insostenibile di acqua e suolo favorisce un aumento della quantità di polvere. La ricerca basata sull’evidenza non ha mostrato tendenze chiare, nonostante alcuni noti episodi recenti.
Alcuni studi prevedono che i cambiamenti nelle condizioni atmosferiche porteranno a episodi di polvere sahariana meno frequenti ma più intensi. Un recente articolo scientifico ha rilevato che gli episodi di trasporto di polvere nel Mediterraneo occidentale sono aumentati dal 1948 sia in frequenza che in intensità.
Altre proiezioni prevedono un aumento delle precipitazioni nella regione a causa della maggiore evaporazione. Se questa tendenza fosse confermata, questo nuovo “rinverdimento del deserto sahariano” comporterebbe una riduzione delle quantità di polvere disponibile per il trasporto nelle regioni interessate.
Quali sono gli episodi più importanti conosciuti?
Nel febbraio 2020, un’enorme nuvola di polvere ha inghiottito le Isole Canarie provocando la cancellazione dei voli nel caos dei viaggi per migliaia di residenti e turisti.
Nel giugno 2020 un trasporto di polvere sahariana, soprannominato Godzilla, ha raggiunto i Caraibi e il Golfo del Messico con concentrazioni eccezionali.
Alla fine di febbraio 2021 importanti concentrazioni di polvere sahariana hanno raggiunto le Alpi, tingendo la neve di arancione. Il servizio CAMS di monitoraggio dell’atmosfera di Copernicus (Copernicus Atmosphere Monitoring Service) ha condotto un’analisi approfondita della situazione .
Nel marzo 2022 il trasporto in Europa ha battuto i record di picchi di concentrazione nel sud della Spagna. Il pennacchio raggiunse la Scandinavia nei giorni seguenti.
La polvere sahariana è dannosa per la salute?
Dipende dalla concentrazione e dall’altitudine. È meno probabile che il trasporto di polvere ad alta quota abbia un impatto significativo sulla qualità dell’aria in superficie. Ma importanti nubi di polvere a livello superficiale portano particolato, grossolano e fine, peggiorando la qualità dell’aria e ponendo rischi respiratori o addirittura cardiovascolari.
E’ bene fare riferimento alle agenzie o istituzione locali responsabili per i servizi di qualità dell’aria, soprattutto in caso di picchi e allarmi di inquinamento atmosferico.
La polvere sahariana trasporta microrganismi, inclusi agenti patogeni. Questo non dovrebbe essere motivo di allarme poiché virus e batteri presenti nell’aria fanno parte dell’atmosfera. Come tutti abbiamo sperimentato con la pandemia di Covid-19, se può essere pericoloso per la salute è una questione di concentrazione di agenti patogeni.
Ci sono prove del trasporto di polvere sahariana che causa malattie sulle barriere coralline dei Caraibi.
È noto che l’inquinamento dell’aria in generale, non solo la polvere, favorisce il trasporto di microrganismi, tuttavia non vi sono prove di malattie infettive umane causate da agenti patogeni dispersi sui trasporti di polvere a lunga distanza.
I collegamenti tra tempeste di polvere e aumento dell’incidenza di meningite batterica in aree come il Sahel sono ben documentati, ma si ritiene che sia correlato ai suoi effetti irritanti per il sistema respiratorio piuttosto che alle condizioni climatiche, piuttosto che al trasporto di agenti patogeni.
Uno degli esempi più eclatanti di malattia correlata alla polvere è la Febbre della Valle, un’infezione causata dall’inalazione di un fungo endemico degli Stati Uniti sudoccidentali, Messico, Centro e Sud America. Non è correlato al trasporto a lungo raggio poiché la sua incidenza rimane vicino alla fonte di polvere.
È anche noto che a seconda dell’origine del trasporto la polvere sahariana talvolta trasporta particelle radioattive, in parte dovute ai saggi nucleari francesi in Algeria negli anni ’70 ma in livelli di concentrazione non ritenuti dannosi per la salute o per l’ambiente.
Un pezzo fondamentale nei puzzle dell’atmosfera, del clima e del tempo
A lungo trascurata dalla scienza, la polvere minerale è ora nota per essere uno dei fattori chiave nell’atmosfera, svolgendo un ruolo nel tempo, nella radiazione solare e nel clima. Alcuni studi suggeriscono che le sue concentrazioni e la sua importanza sono state a lungo sottovalutate. Il principale effetto diretto della polvere sospesa nell’atmosfera è il blocco della radiazione solare.
L’aerosol di polvere funge da ombra per la luce solare con un effetto di raffreddamento per la superficie terrestre. Tuttavia, l’assorbimento della radiazione infrarossa all’interno dello strato di polvere può portare a un effetto di riscaldamento localizzato. La questione se la polvere abbia un contributo netto al riscaldamento o al raffreddamento è ancora aperta .
Le particelle di polvere svolgono un ruolo nella formazione delle nuvole, fungendo da nucleo attorno al quale si aggregano le particelle d’acqua (nuclei di condensazione dell’acqua). In determinate condizioni la polvere può influenzare la composizione atmosferica attraverso reazioni fotochimiche, limitando la quantità di luce solare, e reazioni chimiche sulla superficie delle particelle di polvere.
Si ritiene che lo strato aereo sahariano abbia un effetto moderatore per i cicloni tropicali nell’Atlantico. D’altra parte, poiché le particelle favoriscono la formazione delle nubi, anche i trasporti di polvere sahariana possono aumentare le precipitazioni in determinate condizioni. Anche questa è ancora un’area di ricerca attiva.
Sabbie desertiche viste dal satellite: polvere alla polvere
Ogni viaggio ha una fine, e il viaggio della polvere è invariabilmente il suolo, o corpi d’acqua. Anche in questo caso la polvere ha diverse proprietà sottovalutate. La polvere sahariana trasporta sostanze nutritive come fosforo, ferro e materia organica fino alla foresta pluviale amazzonica dove è molto necessaria, fertilizzando anche l’oceano e il Mediterraneo.
Su una nota meno positiva, la deposizione di polvere su ghiaccio e neve riduce l’albedo, la quantità di radiazione solare riflessa nell’atmosfera, con conseguente scioglimento accelerato. Concentrazioni molto elevate possono portare a piogge “sporche” o importanti depositi secchi che riducono la visibilità, danneggiano i macchinari o diminuiscono la produzione di energia solare. I dati CAMS possono essere utilizzati per prevedere la quantità e la posizione della deposizione umida e secca.
Sabbie desertiche viste dal satellite, le fonti
La cosiddetta cintura di polvere va dal deserto del Gobi cinese e mongolo alla costa mauritana. Il Nord Africa è la principale fonte globale, contando per circa il 50% delle emissioni di polvere seguita da vicino dall’Asia con un 40%, proveniente soprattutto dal Medio Oriente e dall’Asia centrale secondo una recente indagine .
Inserita tra due delle principali fonti di polvere, la regione mediterranea è particolarmente soggetta a episodi di polvere, sia dal deserto del Sahara che dal Medio Oriente.
Anche l’Australia centrale, gli Stati Uniti occidentali, il Sud America o il Sud Africa sono soggetti a episodi di polvere, ma meno significativi.
Modelli e previsioni su come CAMS e Barcelona Dust Center tengono traccia di questi episodi
Con un vettore dell’atmosfera così complesso e inestricabile, poco si sapeva sui processi della polvere prima dell’era del calcolo ad alte prestazioni e dell’osservazione terrestre satellitare. Le prime nozioni di trasporti atlantici risalgono agli anni ’50-’60 e furono scoperte per caso .
Oggi, i modelli prevedono le concentrazioni di polvere e il trasporto sulla base di osservazioni satellitari, aeree e terrestri combinate con parametri relativi alla circolazione atmosferica.
Come i satelliti rilevano l’aerosol
I satelliti sono in grado di rilevare il carico di aerosol nell’atmosfera attraverso la profondità ottica dell’aerosol (la quantità di aerosol in una colonna verticale dell’atmosfera) e distinguere tra particolato fine e grossolano e il tipo in base alle proprietà ottiche dell’aerosol. In CAMS, l’assimilazione della profondità ottica dell’aerosol differenzia la polvere da altri aerosol come il sale, il fumo degli incendi e il solfato dei vulcani, tra gli altri, sulla base di informazioni preliminari sulle diverse specie rispetto alle previsioni precedenti.
CAMS offre diverse previsioni e analisi relative alla polvere. Le previsioni sulla composizione atmosferica globale vengono prodotte ogni 12 ore, fornendo una previsione per i prossimi 5 giorni.
Le previsioni sulla qualità dell’aria in Europa vengono pubblicate una volta al giorno con maggiore precisione (circa 10 km) per i prossimi 4 giorni sulla base del modello regionale ENSEMBLE, con i dati di 9 agenzie regionali. Oltre ai dati, il sito CAMS fornisce anche grafici per entrambe le previsioni.
La previsione europea include un prodotto specifico per le polveri. Il trasporto più significativo può anche essere tracciato attraverso le previsioni di aerosol e particolato grossolano PM10.
Il modello di composizione atmosferica globale prende le osservazioni satellitari come punto di partenza per ricreare gli scenari probabili, fornendo una previsione generica di aerosol e sette diversi tipi di aerosol, inclusa la polvere. Il modello è anche in grado di stimare la deposizione e la sedimentazione della polvere.
Le previsioni globali CAMS vengono regolarmente valutate utilizzando satelliti indipendenti e osservazioni in situ di diversi partner. Tutte le previsioni, le analisi e i dati di rianalisi CAMS sono disponibili gratuitamente e ad accesso aperto tramite Atmosphere Data Store.
ECMWF, incaricato di gestire CAMS per conto dell’Unione Europea, è membro del Sand and Dust Storm Warning Advisory and Assessment System (SDS-WAS). Questa iniziativa ha portato l’Organizzazione meteorologica mondiale a creare i Dust Regional Center a Barcellona (per il Nord Africa, il Medio Oriente e l’Europa), Pechino (Asia) e Barbados (Pan-American). Istituzioni come il WMO Barcelona Dust Center continuano a colmare le lacune nella conoscenza del ruolo della polvere nel sistema terrestre.
(Fonte: CAMS)
