大氣層中的多風地區可以將灰塵或煙塵等污染物運送到世界各地數千英里之外，並擾亂成千上萬人的日常生活。去年夏天，”哥斯拉​​”來到了加勒比海和美國墨西哥灣沿岸。這個特殊的怪物並不是科幻作品，而是由撒哈拉沙漠的風吹起的巨大沙塵暴，並被帶到了海洋之外。

這場沙塵暴是一個經常發生的現象的極端例子：塵埃、煙塵和其他空氣中的顆粒，統稱為氣溶膠，被大氣層中的風的噴流帶到全球。其結果是形成了所謂的氣溶膠大氣“河流”。

更好地了解這些顆粒是如何在全球範圍內傳輸的非常重要，因為某些氣溶膠可以乾擾雨林土壤，幫助或阻礙雲的形成，降低能見度，或影響空氣質量–這可能影響人類健康。但是對氣溶膠傳輸的研究往往集中在世界特定地區的單一事件上。沒有一種真正的方法可以從整體和全球的角度來看待它們。

最近發表在《地球物理研究通訊》雜誌上的一項研究就是這樣做的，這是一個創舉。研究人員對五種類型的氣溶膠特別感興趣：灰塵、兩種碳顆粒（煙塵和有機碳）、硫酸鹽（在火山爆發或燃燒化石燃料等事件中排放的）和海鹽。作者確定了氣溶膠大氣層河流容易發生的地方，以及類似於哥斯拉沙塵暴的極端事件每年發生的頻率。為了做到這一點，他們採用了他們以前開發的一個計算機程序，原本用來檢測世界各地移動水汽和產生降水的大氣層河流，現在他們修改了該程序，以用來檢測氣溶膠大氣層河流。

從使用大氣層河流來研究水蒸氣的移動到使用它們來研究氣溶膠的運輸是一個啟示，因為研究人員大約在六年前才開始使用大氣層河流的全球探測框架來研究極端數量的水蒸氣的移動。大氣層河流的概念只有大約20年的歷史。

“該研究的共同作者之一、美國宇航局南加州噴氣推進實驗室的大氣科學家Duane Waliser說：”科學家們花了時間來認識和利用大氣層河流這個概念。直到Waliser與他的同事Arlindo da Silva（位於馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心的氣溶膠研究員）談到大氣層河流的概念時，這兩位研究人員才恍然大悟。”我們應該採用我們的算法，並將其應用於氣溶膠數據集，”Waliser說。

在修改了氣溶膠大氣層河流的算法後，該研究的作者將其應用於最先進的地球大氣層重建，稱為研究和應用的現代時代回顧分析，第二版（MERRA-2），來自美國航空航天局的全球建模和同化辦公室。它結合了從1980年到現在的衛星、機載儀器和地面傳感器的數據集，每六個小時產生一個地球大氣結構的表示。

MERRA-2使研究人員能夠回顧過去，分析1997年至2014年世界各地的氣溶膠大氣層河流的位置和頻率。研究作者發現，包括撒哈拉、巴塔哥尼亞、亞洲沙漠和納米比亞在內的地區是塵埃氣溶膠大氣層河流的主要來源，而像美國東部、亞馬遜和非洲南部以及印度北部這樣的地區往往產生由野火和化石燃料燃燒產生的煙塵為主的河流。

該分析還顯示，這些大氣層河流往往在有限的極端事件中移動大量的氣溶膠，而不是全年穩定地流動。

“我們驚訝地發現，一年中的幾個重大事件可以運送40%到100%的由大氣層運送的氣溶膠，”JPL的大氣科學家和研究報告的共同作者Sudip Chakraborty說。

現在，科學家們有了一種觀察全球氣溶膠大氣河流的方法，該框架為他們提供了一種研究這些天空中充滿顆粒的河流如何影響地球氣候的方法。這包括氣溶膠如何與雲層相互作用以潛在地增強風暴，它們如何在大氣中捕獲或反射熱量，以及厄爾尼諾和拉尼娜等現像是否影響大氣中氣溶膠河流的路徑和頻率。

這種新方法還使研究人員深入了解氣溶膠大氣層河流如何影響世界各地的社區，通過它們對空氣質量和能見度的影響以及它們移動可能影響農作物的植物病原體的能力。