科學家正在深入研究沙子的世界，以便更好地了解它對我們的氣候和天氣系統的影響。
但他們的研究地點可能會讓你感到驚訝。
冰島是歐洲最大、最活躍的沙漠地區，但其 44,000 平方公里的沙漠地區不是橙色的沙丘，而是平坦、貧瘠的黑色火山塵。與普通沙漠一樣，它們產生的沙子在大風天氣下會導致強大的沙塵暴。
這些顆粒被稱為「高緯度塵埃」（HLD），因為它們主要來自北極圈附近的地區，但最遠可以到達歐洲大陸。
根據製造材料的不同，每種類型的灰塵都有獨特的指紋：冰島顆粒是由黑色火山玻璃製成的。
「我們在芬蘭甚至塞爾維亞都發現了冰島黑塵，」冰島農業大學研究員、冰島氣溶膠和粉塵協會主席帕夫拉·達格森-瓦爾德豪瑟洛娃 (Pavla Dagsson-Waldhauserova) 說。
冰島的沙塵是如何形成的？
聯合國行列沙漠化是“我們這個時代最大的環境挑戰之一”，因為氣候變遷和人為活動將茂密的地區變成了塵土飛揚的地方。
冰島的沙漠是人類活動的結果。 「這個地區原本是一片白樺林，」達格森-瓦爾德豪瑟羅娃指著這片貧瘠的土地說道。維京定居者嘗試使用適合北歐的技術來耕種土地，但這些方法在冰島寒冷多風的氣候下被證明是無效的。
幾個世紀以來，冰島的地形不斷退化，如今，冰島只有約 2% 的面積被森林或林地覆蓋。
雖然一些科學家相信北極最終可能再次變得綠色茂盛，重新造林冰島的進展緩慢且目標有限。冰島林業局 (IFS) 希望在 2050 年將國家森林覆蓋率提高到 4%。
沙漠化一旦開始就很難逆轉：每年大約有 135 天灰塵從冰島沙漠升起，污染歐洲或冰島其他尚未沙漠化的地區。火山爆發噴出更多火山灰，加劇沙漠狀況。
高緯度暗塵埃對氣候有何影響？
HLD 對氣候的影響與低緯度塵埃的氣候影響顯著不同。政府間氣候變遷專門委員會考慮更明亮的撒哈拉沙漠和亞洲沙漠塵埃在某種程度上是有益的，因為它反射光線。
但冰島的塵埃顆粒顏色較深，這意味著它們吸收陽光，使土地和空氣變暖。
「對氣候最重要的影響是[灰塵]在冰凍圈上的沉積，」達格森-瓦爾德豪瑟羅娃指著我們面前的米達爾斯冰原冰川說道。當黑沙在冰川上形成一層厚達 1.3 公分的層時，它收集的熱量會融化冰層。
由於 COP21 資助的項目，她對冰川退化進行了兩年多的監測星球觀察項目該公司提供攝影機來監測全球 10 座冰川。
與黑煤類似，這種粉塵是一種重要的空氣污染物，也是脆弱北極地區氣候變遷的驅動因素。達格森-瓦爾德豪瑟羅娃說，由於影響範圍，格陵蘭島的冰川和海冰也受到影響。
由於溫度升高，冰川融化速度加快，更多的灰塵暴露在外。 「在冰川下面，有最好的山地物質，以及無限的灰塵來源，」她解釋道。
Dagsson-Waldhauserova 監控活躍的灰塵熱點，並在冰島各地部署的多個測量儀器的幫助下開發更準確的區域灰塵模型。
感謝哥白尼監測計畫 (CAMS)，她剛完成第一年的永久灰塵觀察。 「全球塵埃模型的問題在於它們沒有包含 HLD 來源或解析度太低。我們的現場數據應該可以幫助塵埃建模者調整他們的模型，」她告訴歐洲新聞格林。
一個估計的每年有 20 億噸沙塵進入大氣，限制能見度並導致呼吸道疾病等健康問題。
風險仍然被低估：「雖然在過去 150 年裡只有兩人因火山爆發而喪生，但沙塵暴已在冰島造成數百人死亡，」達格森-瓦爾德豪瑟羅娃說。
黑色塵埃可能是雲的線索
高緯度灰塵也有潛在的降溫作用。
空氣中的塵埃可以作為冰晶的核，在天空中產生更多的雲，這是雲形成的關鍵過程。 「即使是少量的塵埃顆粒也會對雲的形成方式及其壽命產生巨大影響，」正在研究這種影響的英國利茲大學博士生 Polly Foster 解釋道。
HLD 的獨特成分具有較深的顏色和較高的礦物質含量，使其在形成充滿冰或水的雲時特別有效。
雲透過稱為雲氣候反饋的過程強烈影響地球氣候。
它們對於水循環至關重要，並透過影響有多少太陽能被反射回太空以及有多少熱量被捕獲，在控制地球溫度方面發揮關鍵作用。
福斯特說：“如果我們能夠了解上升的塵埃量，我們將能夠更好地預測雲層，這反過來又可以幫助我們更好地預測全球暖化和天氣模式。”
更好預測的技術
為了解開這個謎團，科學家需要了解粒子在天空中不同高度的分佈。
福斯特正在試驗一種新方法來確定粒子的存在：「我們也許已經找到了一種能夠定義它的方法。這是從來沒有人做過的事情，這非常令人興奮，也非常重要，」她說。
該團隊正在使用氣象無人機到達不同的高度。無人機公司 Menapia 首席氣象官 Ben Pickering 表示：“我們的無人機不僅可以即時測量溫度、壓力、濕度、二維風，還可以即時測量顆粒大小和數量，飛行距離可達兩公里。”
到目前為止，只有氣象氣球和稱為雷射雷達的雷射儀器可以測量大氣邊界層（ABL）——地球的最低層。
「ABL 對於使天氣預報更加準確非常關鍵，因為它是所有能量交換發生的地方，也是可以捕捉空氣污染的地方，」皮克林補充道。
但是，雖然氣象氣球的飛行成本非常昂貴，而且每天只能收集兩次測量結果，而且光達只能在晴朗的天氣條件下飛行，無人機是一種廉價且可靠的選擇。
福斯特在無人機上安裝了一種創新儀器，可以在載玻片上收集極少量的顆粒，從而為灰塵行為和運輸提供無與倫比的見解。
同時，使用相同的儀器在地面收集顆粒以比較玻片。 「如果結果是積極的，並且我們能夠展示灰塵被輸送的方式，那將是令人難以置信的，」她說。
本故事的報導得到了科學新聞獎的支持歐洲地球科學聯盟。
