Porviharok forrásterületeinek térbeli eloszlása, szezonális jellemzői és geomorfológiai viszonyai

Varga Gy.; Bradák B.; Szeberényi J. (2014). Porviharok forrásterületeinek térbeli eloszlása, szezonális jellemzői és geomorfológiai viszonyai. In: Kóródi T.et al. (szerk.) VII. Magyar Földrajzi Konferencia kiadványa. Miskolci Egyetem Földrajz Intézete, pp. 622-629.

Földünk legfontosabb porforrásterületeiről évente 1–3 milliárd tonna finomszemcsés, porfrakciójú (kisebb, mint 62,5 µm átmérőjű) ásványi szemcse kerül szél által a légkörbe (Tegen 1996; Ginoux et al. 2001; Maher 2010). A porviharok kialakulási feltételei közül nagy fontosságúak a forrásterület geológia, geomorfológiai és pedológiai viszonyai, mivel a szél kritikus nyírófeszültsége nagyban függ a talajok, illetve a talajoknak nem minősülő laza, törmelékes üledékek ásványi összetételétől, szemcseméretétől, nedvességtartalmától, vízháztartásától. A felszínalaktani viszonyok által felerősített defláció a talaj felső, legtermékenyebb rétegeit érinti, mely során durvább szemcseméret és alacsonyabb humusztartalom alakul ki, jelentősen hozzájárulva a terület elsivatagosodásához.

A poranyag hosszabb-rövidebb légköri tartózkodás után olykor több tízezer kilométeres távolságokra is eljut.  Ez a hatalmas mennyiségű por nem csupán a közvetlen környezetének viszonyaira van hatással, hanem mind közvetlen, mind közvetett módon befolyásol számos további folyamatot (Harrison et al. 2001; Kohfeld és Tegen 2007; Pósfai és Buseck 2010; Varga 2010). A Napból érkező rövidhullámú sugárzás elnyelése, szórása és visszaverése, valamint a felszínen lerakódó törmelék albedó módosító hatása révén befolyásolja a Föld energiaháztartását. Egyes vízben oldódó vagy nedvesíthető szemcsék a felhőképződésben játszanak szerepet, mint kondenzációs magvak, tovább módosítva így a besugárzási viszonyokat. A karbonátokban dúsabb szemcsék a csapadék pH-ját megnövelve csökkenthetik a savas esők gyakoriságát (Rogora et al. 2004). A felhalmozódó por szerepet játszik a talajképződésben is, növelve a talajok agyag-, illetve finom kőzetliszt-méretű frakcióinak részarányát. A sivatagokból kifújt por az egészségünkre is hatással lehet, így például a Földközi-tenger térségének egyes régióiban a szaharai porkitörések alkalmával gyakran az egészségügyi határérték fölé emelkedik a légkör PM2,5 és PM10-es szállópor koncentrációja (Griffin et al. 2001; Rodríguez et al. 2001; Matassoni et al. 2011). 

Mindezeken kívül számos más további folyamatban (pl. káros és veszélyes gombák, baktériumok, vírusok szállítása, radionuklidok terjedése, közlekedési hatások) betöltött szerepe miatt került a porviharok kutatása az éghajlati és egyén környezeti vizsgálatok homlokterébe (Pye 1997; Goudie és Middleton 2006). Jelen munkánk keretében a porviharok legfőbb forrásterületeinek térbeli eloszlását, szezonális jellemzőit és geomorfológiai viszonyait elemeztük. Az elemzések alapját a korábbi porforrások globális eloszlását elemző Prospero et al. (2002) és Varga (2012) tanulmányokat használtuk fel.

Módszerek

A leghosszabb mérési sorozattal és kellően részletes tér- és időbeli felbontással az elérhető adatbázisok közül a NASA Total Ozone Maping Spectrometer (TOMS) és Ozone Mapping Instrument (OMI) aeroszol adatai rendelkeznek. Az 1978 novemberétől kezdődő adatsorok az északi és a déli szélesség 70. szélességi foka közötti területekről tartalmaznak napi gyakoriságú adatokat 1°×1,25°-os horizontális felbontással.

Szezonális viszonyok

A porkibocsátás szezonális ciklusát a szerkesztett havi átlagtérképek segítségével elemezhetjük. A forrásterületek időszakosan eltérő mintázatokkal jellemezhetőek, mely eltérések az adott térségre jellemző szinoptikus meteorológiai és egyéb helyi környezeti (pl. csapadékmintázat, szélviszonyok, vegetációs időszak stb.) viszonyok miatt alakulnak ki. Ugyanakkor megállapítható, hogy az arid térségek porkibocsátása jellemzően tavaszi és nyári maximumot mutat. Néhány szemi-arid és szub-humid közepes szélességű terület kora tavaszi (vagy késő téli) emissziós csúcsot mutat; ez körülbelül a vegetációs periódust közvetlenül megelőző időszak, amikor már a hó elolvadt és a szántókat felszántották.

Térbeli eloszlás

A napi AI adatmátrixok feldolgozásával szerkesztett globális, regionális és szezonális aeroszol térképeken jól elkülöníthetőek a viszonylag kisméretű legintenzívebb porforrás körzetek. A források még pontosabb lehatárolásához különböző léptékű topográfiai, geomorfológiai és geológiai térképet, valamint műholdas felvételeket használtunk. A lehordási területek térbeli eloszlásáról megállapítható, hogy észak-afrikai (jellemzően szaharai), arábiai, belső-ázsiai és ausztrál régiók felelősek a porkibocsátás döntő többségéért, melyek az úgynevezett „globális por-övet” rajzolják kis az átlagtérképeken. További jelentős, csaknem pontszerű, regionális források találhatók Észak- (pl. az Egyesült Államok DNy-i régiói, Mexikó magasföldjei) és Dél-Amerika (pl. Pampák, Altiplano) szárazabb régióiban is.

A globális aeroszol térképen jól látszik, hogy Földünk légköri por-emissziójának nagy része jól elkülöníthető, viszonylag kis területű körzetekből származik. A globális porkibocsátás 50-70%-áért szaharai (és részben száhel-övezeti) forrásterületek a felelősek. Az észak-afrikai legfőbb lehordási területek többsége a környezetüknél alacsonyabban fekvő, geomorfológiai értelemben vett depressziókban található.

Számos por-forrásterületet a pleisztocén pluviális időszakaiban átmenetileg víz borította, így nagy mennyiségű finomszemcsés anyag halmozódhatott fel bennük. Gyakori, hogy a felszínüket kovamoszatokból felépülő vagy sós kéreg fedi, melyet a szél nem képes megbontani. Az, hogy mégis hatalmas mennyiségű por kerül ki ezekről a területekről, a közeli homoksivatagoknak köszönhető, amelyek területéről lehordott durvább szemcseméretű anyag becsapódási energiája felszakítja a port védelmező kérget. Ilyen terület Földünk legaktívabb kifúvási régiója Bodélé vidéke is, melyet a pleisztocénben és holocénben a jelenleginél sokkal nagyobb kiterjedésű Csád-tó borított el, valamint Algéria északkeleti és Tunézia nyugati részén, a Szaharai-Atlasztól délre fekvő sottok (chottok) környéke is.

A hegységi előterekben a lepusztulási folyamatok termékeként kialakuló törmelékkúpok finomszemcsés anyagát, illetve az időszakos vízfolyások alluviális üledékét szintén könnyen légkörbe emelheti a szél. A kelet-líbiai Kirenaika vádirendszere és a Kattara-mélyföld  területe vagy az Ahaggartól délre, az Aїr és az Iforas-hegység között fekvő  Azaouak-völgye eklatáns példái ennek. A Taudeni-mélyedés hatalmas területe szintén fontos por forrásterület, beleértve ebbe a Niger egykori, feltételezett belföldi deltájának lerakódásait is Timbuktutól északra. Ehhez a térséghez csatlakozik a nyugat-szaharai, partvonallal párhuzamosan futó vonulatok keleti oldalán fekvő pleisztocénben jelentősebb vízhálózattal, ma időszakos vízfolyásokkal és változó területű sekély tavakkal rendelkező régió.

Az Arab-félsziget kiterjedt sivatagos körzetei a Szaharához hasonló jellemzőkkel és aktivitással rendelkeznek. A Tigris és Eufrátesz folyók medencéjének ártéri lerakódásaiból a tavaszi és nyári időszakokban nagy mennyiségű poranyagot fúj a szél a Perzsa-öböl fölé. A magasabb ázsiai régiók zárt hegyközi medencéinek tömegmozgásos folyamatok által felhalmozott finomszemcsés törmelékanyaga és az időszakosan vízzel borított sóstavainak száraz mederüledékei is fontos lehordási körzeteknek számítanak. A Kaszpi- és Aral-tó kiszárított területei az antropogén hatásokra kialakuló forrásterületek körébe tartoznak.

A „globális por-övön” kívüli porforrások Földünk porkibocsátásának csekély hányadáért felelősek, azonban regionálisan és lokálisan így is súlyos környezeti hatásokkal rendelkeznek. Ezek a lehordási régiók jellemzően a már korábban bemutatott geomorfológiai környezetekhez hasonló körzetekhez köthetőek.

A kutatásokat az OTKA PD108708 számú projektje támogatta.