Αφρικανική σκόνη: Σύντομη επισκόπηση της δεκαετίας 2000-2010

Η έρημος Σαχάρα (Εικ.1) αποτελεί τη σημαντικότερη πηγή σκόνης στον κόσμο (Prospero et al., 2002), ικανή να μεταφέρει σημαντικά ποσά σκόνης προς τον Β. Ατλαντικό ωκεανό και την Μεσόγειο θάλασσα (Kallos et al., 2006). Ειδικότερα για την ηπειρωτική Ευρώπη, οι κυριότερες πηγές σκόνης εντοπίζονται κατά μήκος των δυτικών ακτών της Β. Αφρικής (Leon and Legrand, 2003; Prasad and Singh, 2007).

Sahara satellite hires

Εικόνα 1. Δορυφορική εικόνα της ερήμου Σαχάρα. Με το κόκκινο πλαίσιο επισημαίνεται η ευρύτερη περιοχή της Β. Αφρικής. Ο μπλε κύκλος με το γράμμα "L" χωροθετούν την περιοχή νοτίως της οροσειρά του Άτλαντα, όπου συχνά "γεννώνται" θερμικές υφέσεις.

Η Β. Αφρική (Εικ. 1, κόκκινο πλαίσιο) θεωρείται ένα τυπικό παράδειγμα θερμής και ερημικής περιοχής όπου η βροχή είναι ένα εξαιρετικά σπάνιο φαινόμενο. Είναι χαρακτηριστικό πως το ετήσιο ύψος βροχόπτωσης στην ευρύτερη περιοχή της Δ. Σαχάρα δεν ξεπερνά τα 25 mm, ενώ είναι ακόμα μικρότερο στις ανατολικότερες περιοχές. Σε περιβάλλοντα όπως αυτό, όπου ο υετός είναι λιγοστός και οι θερμοκρασίες υψηλές (>50 οC το καλοκαίρι), τα επεισόδια μαζικής επαναιώρησης σκόνης είναι συχνά, οδηγώντας σε πολύ υψηλές τιμές συγκέντρωσης των αιωρούμενων σωματιδίων (Αφρικανική σκόνη).

Κατά τη διάρκεια της ημέρας η έντονη θέρμανση της επιφάνειας ευνοεί την ανάπτυξη ισχυρών τυρβωδών κινήσεων, μέσω των οποίων τα σωματίδια σκόνης εξαναγκάζονται σε αιώρηση, μεταφερόμενα ακόμα και σε ύψη της τάξης των 4 – 5 km κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού (Dubief, 1979). Κατά τη διάρκεια της νύχτας, η ισχυρή τύρβη δίνει συνήθως τη θέση της στην ανάπτυξη ενός ευσταθούς ατμοσφαιρικού στρώματος, οπότε και εμποδίζεται η απόθεση των σωματιδίων που εξαναγκάστηκαν σε αιώρηση κατά τη διάρκεια της ημέρας. Μέσω του μηχανισμού αυτού (ισχυρή τύρβη την ημέρα, ευστάθεια τη νύχτα), τα σωματίδια σκόνης μπορούν να παραμείνουν πάνω από μία ορισμένη γεωγραφική περιοχή για χρονικά διάστημα της τάξης των κάποιων εβδομάδων ή ακόμα και μηνών. Ο εγκλωβισμός αυτός της σκόνης στα ανώτερα ατμοσφαιρικά στρώματα οδηγεί στην εμφάνιση της λεγόμενης “ξηρής αιθαλομίχλης” (dry smog). Κάτω από τις κατάλληλες ατμοσφαιρικές συνθήκες, “υλικό” από τη συγκεκριμένη ημι-μονίμη “δεξαμενή” αιωρούμενης σκόνης, είναι δυνατό να μεταφερθεί σε μεγάλες αποστάσεις.

Κατά τη διάρκεια της τελευταίας δεκαετίας έχουν πραγματοποιηθεί αρκετές μελέτες με αντικείμενο τις μετεωρολογικές συνθήκες που ευνοούν την μεταφορά Αφρικανικής σκόνης πάνω από την Ευρώπη. Ειδικότερα για την περιοχή της Κ. και Αν. Μεσογείου (συμπεριλαμβανομένης της Ελλάδας) και σύμφωνα με τις μελέτες των Nickovic et al. (2001), Kallos et al. (2001, 2007) και Meloni et al. (2008), δύο είναι οι βασικοί τύποι συνοπτικών μετεωρολογικών συνθηκών που ευνοούν την μεταφορά μεγάλων ποσοτήτων αιωρούμενων σωματιδίων:

1)    Κατά τη διάρκεια της άνοιξης και νωρίς το καλοκαίρι, η μεγάλη θερμοβαθμίδα μεταξύ των σχετικά “ψυχρών” υδάτινων επιφανειών (Μεσόγειος) και των πολύ θερμών ηπειρωτικών επιφανειών έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία “Σαχαριανών” θερμικών υφέσεων στα νότια της οροσειράς του Άτλαντα (Εικ.1, μπλε κύκλος). Οι θερμικές αυτές υφέσεις κινούνται προς ανατολάς, κατά μήκος της νοητής θερμοβαθμίδας (Εικ. 1, μπλε βέλος) , καταλήγοντας πάνω από την Μεσόγειο θάλασσα, μεταξύ Λιβύης και Αιγύπτου (Εικ. 1). Οι υφέσεις αυτές αποτελούν το κύριο ατμοσφαιρικό σενάριο που συνδέεται με την μεταφορά Αφρικανικής σκόνης πάω από τη λεκάνη της ΝΑ Μεσογείου.

2)    Σοβαρά επεισόδια μεταφοράς σκόνης μπορούν επίσης να συμβούν με το συνδυασμό βαθιάς σκάφης χαμηλών γ. υψών (trough) στη Δ. Μεσόγειο ή/και τη ΒΔ Αφρική, με σχετικά υψηλές πιέσεις προς την πλευρά της Αν. Μεσογείου.

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα αποτελέσματα πρόσφατης έρευνας που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Geomatics, Natural Hazards and Risk από τους Kaskaoutis et al. (2011) και τα οποία αφορούν στην μελέτη 79 επεισοδίων μεταφοράς Αφρικανικής σκόνης πάνω από την Ελλάδα, και ειδικότερα την Αθήνα, κατά την περίοδο 2000 – 2005. Όπως αναφέρουν οι Kaskaoutis et al. (2011), τα περισσότερα επεισόδια μεταφοράς σκόνης καταγράφονται κατά τους μήνες Απρίλιο, Μάιο και Ιούλιο, έχοντας χρονική διάρκεια 1 – 2 ημέρες, ενώ σε λίγες περιπτώσεις καταγράφηκε διάρκεια ίση με 3 – 4 ημέρες. Όπως αναφέρεται στη σχετική εργασία, ποσοστό 30% των εξετασθέντων επεισοδίων αποδίδεται σε μεταφορά σκόνης μέσω της ελεύθερης τροπόσφαιρας (>4 km) και κυριότερα κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Αντίθετα, κατά τη διάρκεια του χειμώνα και της άνοιξης, 53% των επεισοδίων που μελετήθηκαν είχαν σχέση με κατακόρυφη μεταφορά σκόνης. Τέλος, ένα μικρό μέρος των καταγραφέντων επεισοδίων αποδίδεται σε μεταφορά μέσω του οριακού στρώματος (0 – 2 km), η οποία ευνοείται σε περιπτώσεις γρήγορης κίνησης αεριών μαζών σε χαμηλά ύψη, προερχόμενων κυρίως από τη Β. Λιβύη.

Ολοκληρώνοντας αυτή την πολύ σύντομη περιήγηση μας στον “κόσμο” των επεισοδίων μεταφοράς Αφρικανικής σκόνης πάνω από την ευρύτερη περιοχή μας, θα είχε ενδιαφέρον να ρίξουμε μια ματιά στον τρόπο με τον οποίο τα επεισόδια αυτά γίνονται “ορατά” από τους δορυφόρους. Το σύνολο των δορυφορικών εικόνων που ακολουθούν προέρχονται από το Earth Observatory της NASA (http://earthobservatory.nasa.gov/).

4 Μαρτίου 2002

Dust-4March2002

SeaWiFS image courtesy the SeaWiFS Project, NASA/Goddard Space Flight Center, and ORBIMAGE.

27 Μαρτίου 2004

Dust-27March2004

Image courtesy Jeff Schmaltz, MODIS Land Rapid Response Team at NASA GSFC.

17 Απριλίου 2005

Dust-17Apr2005

NASA image courtesy Jeff Schmaltz, MODIS Land Rapid Response Team at NASA GSFC.

1 Νοεμβρίου 2008

Dust-1Nov2008

NASA image courtesy MODIS Rapid Response, NASA Goddard Space Flight Center.

18 Φεβρουαρίου 2010

Dust-18Feb2010

NASA image courtesy Jeff Schmaltz, MODIS Rapid Response Team at NASA GSFC.

10 Νοεμβρίου 2010

Dust-10Nov2010

NASA image courtesy Jeff Schmaltz, MODIS Rapid Response Team at NASA GSFC.

Βιβλιογραφία

KALLOS, G., PAPADOPOULOS, A., KATSAFADOS, P., and NICKOVIC, S., 2006, Transatlantic Saharan dust transport: model simulation and results. Journal of Geophysical Research, 111, D09204, DOI: 10.1029/2005JD006207.

Kallos, G., Astitha, M., Katsafados, P. and Spyrou, C., 2007, 'Long-range transport of anthropogenically and naturally produced particulate matter in the Mediterranean and North Atlantic: current state of knowledge', Journal of Applied Meteorology and Climatology, 46, 1 230–1 251.

D. G. Kaskaoutis , P. G. Kosmopoulos , P. T. Nastos , H. D. Kambezidis , Manish Sharma & Waseem Mehdi (2012): Transport pathways of Sahara dust over Athens, Greece as detected by MODIS and TOMS, Geomatics, Natural Hazards and Risk, 3:1, 35-54.

León J.F. and Legrand M., 2003, 'Mineral dust sources in the surroundings of the North Indian Ocean', Geophysical Research Letters, 30, 1 309.

Meloni, D., di Sarra, A., Monteleone, F., Pace, G., Piacentino, S. and Sferlazzo, D. M., 2008, 'Seasonal transport patterns of intense Saharan dust events at the Mediterranean island of Lampedusa', Atmospheric Research, 88, 134–148.

Nickovic, S., Kallos, G., Papadopoulos, A. and Kakaliagou, O., 2001, 'A model for prediction of desert dust cycle in the atmosphere', Journal of Geophysical Research, 106, D16, 18113–18129.

Prasad, A. K. and Singh, R. P., 2007, 'Changes in aerosol parameters during major dust storm events (2001–2005) over the Indo-Gangetic Plains using AERONET and MODIS data', Journal of Geophysical Research, 112, D007778.

PROSPERO, J.M., GINOUX, P., TORRES, O., NICHOLSON, S.E., and GILL, T., 2002, Environmental characterization of global sources of atmospheric soil dust identified with Nimbus 7 Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) absorbing aerosol product. Rev. Geophys., 40, DOI: 10.1029/2000RG000095.

Επιμέλεια - Σύνταξη: Θοδωρής Μ. Γιάνναρος (thgian82)