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Saharan dust - Wikipedia

サハラ砂漠の砂塵は貿易風の影響で西に向かって米国に至ることも、偏西風の影響で東のアジアに向かうことも、 更に季節によっては北に向かうこともあります。 又、サハラ砂漠の砂塵はアジアを経由して日本にも飛来することがありますが、 一括して「黄砂」とカウントされているようです (以下の大陸横断軌道を参照)。 このような現象は衛星からの観測で調べることができるようです。

サハラ砂漠の砂塵 [次のようにも呼ぶ。 アフリカの砂塵 (African dust), 黄色い砂塵 (yellow dust), 黄砂 (yellow sand), 黄色の風 (yellow wind) あるいは サハラ砂漠の砂嵐 (Sahara dust storm)] は 世界で最大の熱砂漠であるサハラからの鉱物の砂塵 (aeolian mineral dust) である。 この砂漠は 900 万平方キロメートルより、わずかに広く、 大西洋から紅海に至り、 地中海から南のニジェール川とスーダン地帯に至っている。

サハラ砂漠の衛星像、NASA により撮影

サハラ砂漠は砂塵 (aeolian dust) の世界最大の源泉で、 年間の生成率はおよそ 4 - 7 億トン/年 で、 全ての砂塵の海洋投入のほとんど半分である。 サハラ砂漠の砂塵は風の嵐のような自然な行程で生成され、 人間の活動にひどく影響を受けていないようである。

大抵、海洋のバクテリアと植物性プランクトンは微量栄養素の鉄を少量必要とし、 これはサハラ砂漠の砂塵で供給できる。 大西洋と地中海に手渡される砂塵にはわずかな比率で溶解鉄がある; しかしながら、サハラ砂漠の砂塵により、非常に多くの鉄がこの地域に 供給されるため、溶解鉄が少なくても、 サハラ砂漠の砂塵はこの地域の多くの鉄の源泉となる。 砂塵の溶解性に寄与する因子は、粒子の大きさ、砂塵のミネラル成分、 水の温度と pH である。 リガンド (ligand) と呼ばれる有機分子 (organic molecule) も鉄の溶解性を増やし、 有機体 (organism) にもっと利用可能にして、 基礎生産 (primary production) に使用される。 風化したサハラ砂漠の砂塵の堆積 (deposit) は バハマ諸島の基本的に唯一の粘土の源泉で、 陶器製造に ルカヤ人が使用した。

サハラ砂漠の砂塵はアマゾン川流域 (Amazon basin)、スカンジナビア、日本などの地域に移動することがわかっている。 北大西洋と地中海に供給される砂塵は 一次生産(primary production) を増加する助けになる栄養素をもたらす。 アマゾン川流域では、土壌の多くでリンが限られ、 サハラ砂漠の砂塵はリンの主な源泉である。 この砂塵は限られた栄養素を供給することで、 米国南東部とカリブ海の生態系にも影響し、 ある場合には土壌発達 (soil development)を促進している。 サハラ砂漠の砂塵は氷河にも見つかり、大気の循環を研究するためにも調査された。 人間の健康へのサハラ砂漠の砂塵の悪影響は、 周囲地区の砂塵嵐の最中の呼吸困難があり、 更にはそれ以外の健康状態への悪影響がある。

サハラ砂漠の砂塵粒子は、2005 年の砂嵐で分析され、その直径は 100 ナノメートル (1 ナノメートル = 1×10^-9 メートル) から 50 マイクロメートル (マイクロメートル = 1×10^-6 メートル) にわたった。 大半の粒子は硫酸塩 (sulfates) でコーティングされ、 平均的コーティングは 60 ナノメートルの厚さで、ケイ酸塩粒子になされていた。 大気中では、粒子はエアロゾルとして機能し、これは日の光を宇宙に跳ね返すことができる。 日の光の吸収はより小さな粒子の大きさで増大する。 粒子の反射性 (アルベド) に関しては、すべてのサンプルは 0.945 と 0.955 の間で変化する。 1 に近い値はこれらの粒子は高度に反射することを示す。 サハラ砂漠の砂塵粒子の大きさは、大まかにはその源泉からの距離によって決定される。 大気から離れて地表に戻る最初の粒子は最大で、最も粗い粒子であろう。 粒子がより遠くに移動すれば、より小さな粒子の多くが残るであろう。

2005 年のサハラ砂漠の砂塵のサンプルで、砂塵粒子の平均成分は (体積で)、 64% ケイ酸塩, 14% 硫酸塩, 6% 石英, 5% 高カルシューム粒子, 1% 鉄が豊富 (な赤鉄鉱), 1% スス, 9% その他の炭素が豊富な粒子 (炭素物資) であった。 これらのサンプルには、砂塵粒子に 17 の異なる元素があり、 これには以下がある (しかし、これだけではない) : ナトリウム (Na), マンガン (Mn), アルミ (Al), シリコン (Si), 鉄 (Fe), コバルト (Co), 銅 (Cu), カリウム (K), そしてカルシウム (Ca)。

サハラ砂漠から亜熱帯北大西洋に提供される砂塵は、 海洋の他の源泉の砂塵と比較すると大量の鉄を含む。 これはアルミも含み、 これは 一次生産 (primary production) には必要ではないが、 砂塵の源泉のマーカーとして使用できる。

サハラ砂漠の砂塵は地表の水にリンとシリカも供給している。 砂塵は硫黄も含んでいるが、これは良く理解されていない。

サハラ砂漠の砂塵は海洋生態系に重要な栄養素を提供する。 鉄は植物性プランクトンのような海洋一次生産生物 (marine primary producer) の光合成に 必要な微量栄養素である。 大西洋の部分によっては、溶解鉄は植物性プランクトンが実施する光合成の量を制限すると思われている。 海洋の表面にもたらされる砂塵の大半で、鉄は可溶性でない。 有機体は、光合成での使用に鉄を溶解する リガンド (ligand) と呼ばれる有機分子 (organic molecule) が必要である。

粒子に生存する微生物は、砂塵が拾い上げられて飛ばされると、 元々の生息地から運ばれる。 時々、これらの微生物が生き延び、砂塵が落ちた場所で成長して、 地元の生態系に影響する。 1 つの実例は、フランス, イタリア, スイスに隣接するアルプスの モンブランで、 ここで雪に住むバクテリアが砂塵粒子に見つかった。 サハラ砂漠の砂塵のバクテリアがカリブ海のサンゴ礁の病気を引き起こすことの研究もあった。

サハラ砂漠の砂塵は、大西洋と地中海に大量の鉄を手渡すが、 少量の鉄のみ (～0.4-0.5%) が、水に溶ける。 世界の海洋におけるサハラ砂漠砂塵の溶解性とそれが手渡す鉄は色々な因子に依存し、 これには粒子の大きさ, ミネラル成分, 温度, pH と有機物の存在・非存在がある。

長距離を運ばれるサハラ砂漠の砂塵は基本的にとても小さな粒子 ―― エアロゾル (aerosol) と呼ばれる ―― から 構成される。 小さな粒子は大きな粒子よりも、単位質量あたりで大きな表面積がある。 一旦サハラ砂漠の砂塵が水域に定着すると、大きな表面は周囲の水との接点を増やし、 大きな粒子より急速に溶解する原因となる。 この効果は ケルビン方程式の variant により記述される。

サハラ砂漠の砂と砂塵を同じスケールで表示

エアロゾル化した砂塵のミネラルは典型的には変更されて、 土壌中よりは大気中でもっと溶けやすい。 鉄を大気中でもっと溶けるように変更すると知られる工程の幾つかは : 酸性反応 (acid reaction) と 光化学である。 粘土, 長石, そして酸化鉄 (iron oxides) は サハラ砂漠の砂塵に含まれる。 サハラ砂漠の砂塵の粘土は酸化鉄よりも、はるかに高い部分溶解性 (fractional solubility) を 見せる傾向がある。 サハラ砂漠のこれらのミネラル等の形式の相対的な量の変化により、 溶解する砂塵の量が変化する。

多くの 塩とミネラルの可溶性は温度と共に増加する。 その結果、サハラ砂漠の砂塵は、温度が高い地域では典型的にはもっと溶けやすい。

金属を含む資材 (material) の可溶性の決定は pH により影響される。 低い pH (酸性の状態) では、鉄は高い pH (基本状態) よりも、典型的にはもっと溶けやすい。 この pH の影響はサハラ砂漠の鉄の可溶性ではっきり観測されてきた、 というのは砂塵は、もっと基本的な地表の水よりも、 酸性エアロゾルと雨水にもっと溶けやすい傾向がある。 これによりサハラ砂漠の砂塵を含む水性堆積 (wet deposition) が、 地中海と大西洋で、溶融鉄 (soluble iron) の重要な手渡し機構 (delivery mechanism) になっている。

自由な水性鉄 (Free aqueous iron) は非酸性状態で、十分に安定していない ; これは酸化され、酸化鉄を形成し、沈殿する傾向がある。 ある種の有機物の形式は、鉄と結合して鉄を安定化し、 比較的非可溶性の酸化鉄の形成を防止する助けをする。 これらの有機分子 (organic molecule) は リガンド (ligands) と呼ばれる。 異なる基 (functional group) と ヘテロ原子 (heteroatoms) は 鉄結合活動 (iron-binding activity) への貢献で異なっている。 酸素 (O)、硫黄 (S)、そして窒素 (N) のようなヘテロ原子 (heteroatoms) は 有機分子の鉄結合能力 (iron-binding capacity) を増やす ; O 且つ/あるいは S 且つ/あるいは N を含む有機物の存在はエアロゾルに 含まれる鉄の可溶性を増やす。 とりわけ カルボキシ基 (Carboxyl groups) は エアロゾルにおける有機物のますます増大するリガンド (ligand) のような活動 (activity) により注目されてきた。 エアロゾルにおけるリガンド (ligand) 的性質に貢献することが知られている 他の基 (functional group) には エーテル (ethers), エステル (esters) そして アミン (amines) が含まれる。 これらのリガンド (ligands) をより含むエアロゾルには、 リガンド (ligands) の含有が少ない、あるいは含まないエアロゾルよりも、 可溶鉄 (soluble iron) の比率が高い。 サハラ砂漠の砂塵が含むこれらのリガンド (ligand) の比率が少なく、 これはサハラ砂漠の砂塵の鉄の低い溶解性に貢献している。 サハラ砂漠のエアロゾル有機物は 炭水化物的物資 (carbohydrate-like material) を含む傾向があり、 これは強力なリガンド (ligand) 的活動を持つ傾向がない。

海洋表面のリガンド (ligands) は分子構造が異なり、 ポルフィリン (porphyrins) と シデロホア (siderophores) のような化合物クラス (compound class) を含む。 これらの分子は一般に海洋バクテリアあるいは植物プランクトンによって製造され、 金属濃度が低い領域で金属を獲得する。 海洋の他のリガンド (ligands) は有機物が分解して腐植酸 (humic acid) を形成する時に製造される。 これらの腐植酸 (humic acid) は シュウ酸 (oxalate), マロネート (malonate) そして 酒石酸 (tartrate) と同様に、 サハラ砂漠の砂塵に含まれる鉄の可溶性を特に増大することが示されてきた。

一般に海洋バクテリアと植物プランクトンは、鉄の必要性を満たすために、 何らかの形式の溶融鉄を必要とする。 サハラ砂漠の砂塵は大量の鉄を海洋に手渡すが、この大半の鉄の形式は不溶性である。 従って、一般に言えることは、 サハラ砂漠の砂塵の可溶性を増大する因子 (小さな粒子サイズ、粘土のようなミネラル成分、高い温度、低い pH、有機リガンドの存在) は、 その結果これらの有機体への鉄の生物学的利用可能性を増大する。 しかしながら、生物学的利用可能性 (bioavailability) の概念は、以上のステートメントが意味することよりも 微妙である。

異なる形式の生物学的優先傾向は複雑である。 2 つの異なる細菌プランクトン (bacterioplankton) の共同体と 異なる リガンドに結合された鉄の摂取の比較研究で、 2 つの共同体は異なる形式の結合鉄を使用することがわかった。 この研究で、鉄が豊富な地域の有機体は、 フェオフィチン (phaeophytin) の ようなリガンドに結合された鉄を好むが、 フェオホルビド (pheophorbide) のようなリガンドに結合された鉄ではない (もっとも、どちらも ポルフィリン (porphyrin) のようなリガンド (ligands) である)、 一方、鉄がない地域の有機体は無機のけつごうされていない鉄、 あるいは クロリン (chlorin) e₆ に結合された鉄 (別のポルフィリン (porphyrin) のような分子) を好んだ。 別の場合には、有機体は有機分子 (organic molecules) を作ることが記録され、 これは鉄を獲得する戦略として、鉄の生物学的利用可能性を増やす。 他の有機体は、grazing pressure にさらされると、リガンド (ligands) を製造し、 これは、彼ら自身及び他の種類の植物プランクトンへの鉄の生物学的利用可能性を減少する。 従って、サハラ砂漠の砂塵に由来する鉄の生物学的利用可能性は、 溶融状態で利用可能な鉄とその形式を使用するために存在する有機体の種類に依存する。

サハラ砂漠の気象学は サヘル (Sahel) の気象で影響を受ける。 この気象学の条件が決定するのは : 周辺領域におけるサハラ砂漠の砂塵の 方向, 速度, 高度, 軌道, 移動距離, そして持続期間である。 サハラ砂漠の砂塵の軌道は サハラ砂漠の砂煙 (plume) の視界 (visibility) により計測され、 予報士により予測される。 科学者は幾つかの衛星からのデーターを使用して、砂煙を監視する。 このような衛星には GOES-16, NOAA-20, そして NOAA/NASA の スオミ NPP (Suomi-NPP) があり、 他の科学者はその場の監視を使用する、例えば : Aerosol Robotic NETwork ( AERONET)、 Terra Multi-angle Imaging Spectro-Radiometer (MISR) の ような放射測定 (radiometric measurements)、 Cloud‐Aerosol Lidar、そして オイラーとラグランジュのアプローチと共に使用する Infrared Pathfinder Satellite Observation ( CALIPSO) である。 2000 年代以来、Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory model (HYSPLIT) が 使用されて、大気塊のバック軌道 (back trajectory), 砂塵の散乱 (dust dispersion) と堆積 (deposition) を追跡した。

サハラ砂漠の砂塵が、スペイン, シエラネバダ山脈の雪を染める。

サハラ砂漠の砂塵は、 対流圏を通して長距離移動できる。 サハラ砂漠の砂塵の軌道は 3 つのカテゴリーに分割される : 西への軌道は、大西洋横断移動 (transatlantic transport) とも呼ばれ、 ギニア湾, カリブ海, 米国, そして 南米に到達する。 北への軌道は、地中海と南ヨーロッパに向かい、時々更に 北のスカンジナビアに至っている。 最後のものは、東への軌道で、 東地中海と中東に至っている。 更にサハラ砂漠の砂塵は、東向きの軌道を経由して 日本に大陸横断移動が可能で、 ここでは砂塵粒子のおよそ 50% がサハラ砂漠の砂塵由来である。 これらの軌道からの砂塵堆積の評価は : 大西洋で 170 Tg/yr, 地中海で 25 Tg/yr, カリブ海で 5 Tg/yr である。

サハラ砂漠の砂塵が地球上のシステムに影響するためには、最初に空中に浮遊し、サハラ砂漠を離れる必要がある。 ボデレ低地はサハラ砂漠の砂塵形成の最も重要な場所の 1 つである。 この低地を構成するのは干上がった湖で、今では砂丘で覆われている。 この地域を通り抜ける速度が 6 m/s から 16 m/s の風が、解放された堆積物を拾い上げて、 砂塵をサハラ砂漠から運び去る。 風の速度が速ければ、この地域に、より大きな砂塵のイベントを生成する傾向がある。 この地域の砂塵の最大出力は春から秋である。

西への軌道は大西洋横断輸送と呼ばれ、 大西洋を通り抜けるサハラ砂漠砂塵の西への分散である。 西への軌道は最も体積があり、全サハラ砂漠砂塵の 30%-60% を占め、ギニア湾に砂塵の 60% を、 そして大西洋に 28% を供給している。 この軌道は北半球の冬と夏に起きる。 北半球の冬は 11 月末から 3 月中頃まで続き、西の風は 北東の風にシフトする ( ハルマッタン・シーズン (Harmattan season))。 この軌道は、大半は 熱帯収束帯 (Inter-Tropical Convergence Zone, ITCZ) により影響を受け、 これはモンスーンの流れ (monsoon flow) にリンクし、サハラ砂漠の砂煙 (Saharan Dust plume) が立ち上がる。 この伝達により、この風はサハラ砂漠から砂塵をギニア湾に運び、 周辺地域の濃い霧となる。 その後、夏には、風は西の方にシフトし、これはサハラ砂漠の砂塵を大西洋に向けて運ぶ。 この地域の大気の層は「サハラ砂漠の大気の層」 (Saharan Air Layer) で、これは典型的には、この季節には 乾燥して熱い。 この風はサハラ砂漠の砂塵を南米に、更にはアマゾン川流域に運ぶ。 付け加えると、7 月と 8 月の間の季節の頂点でサハラ砂漠の西部から、 砂塵が直接カリブ海と米国に運ばれる。 サハラ砂漠の砂塵はカリブ海に到達するまで、およそ 5 日 - 7 日かかる ; しかしながら、 移動に、更に 10 日までかかり、 これは気候とサハラ砂漠の砂塵の砂煙の大きさに依存する。 2020 年 6 月 25 日に、NASA は巨大な「サハラ砂漠砂塵のエアロゾルの覆い」 (Saharan Dust Aerosol Blanket) を報告し、 大西洋上の 「ゴジラ砂塵の砂煙」("Godzilla dust plume") と呼ばれ、 2020 年 6 月 15 日 - 25 日に大西洋上で 5000 マイルに広がった。 これは過去 50 年 - 60 年間で最大の砂煙と報告された。

2020 年 6 月 15 日から 25 日の大西洋にわたるサハラ砂漠の砂塵は OMPS エアロゾル・インデックス と NASA/NOAA の Suomi NPP 衛星からの VIIRS 可視画像の合成、 Colin Seftor 作、

北への軌道は南風と相互に関連し、 これがサハラ砂漠の砂塵を地中海沿岸と更に南ヨーロッパに運ぶ。 この風は南からの風で、 シロッコ (Sirocco) と呼ばれ、 サハラ砂漠に起源があり、普通秋と冬に起きる。 この軌道は 3 月と 11 月に頂点に達し、この時サハラ砂漠の砂塵は南ヨーロッパに到達することがある。 しかしながら、雨が降ると、砂塵は地中海沿岸に急速に堆積する。 サハラ砂漠砂塵が地中海全体に分散する活動が一年間で最も低い月は 12 月である。

地中海上のサハラ砂漠の砂塵、2015 年 2 月 1 日、 Jeff Schmaltz, LANCE/EOSDIS Rapid Response

東への軌道はサハラ砂漠東から始まり、北への軌道から拡大する。 北への軌道からの上昇はシノプティック前線 (synoptic frontal system) 前方の南への流れの発生と基本的に関連し、 地中海を東に移動するか、 サハラ砂漠北で始まって北東に移動する。 このイベントは通常春に起き、 地中海中央に到達して、中東に移動するために 2 日 - 4 日を必要とする。

大陸横断軌道はアジアを越えて通過するサハラ砂漠砂塵の移動を言及し、 最後の地点は日本である。 日本におけるアジアの砂塵のイベントは「黄砂」 (「黄色い砂」 ("Yellow Sand")、日本語の「砂塵」 (Aeolian dust) の意味) と呼ばれ、中国とモンゴルの乾燥地帯に起源を持つ砂塵と相互に関連があるとして使用される。 しかしながら、2003 年 3 月には黄砂は中国とモンゴルの砂塵イベントと何の関連もなかった。 報告されていることは、砂塵はサハラ砂漠からのもので、日本に到達するために 9 日 - 10 日かかっている。

サハラ砂漠の砂塵が海洋生態系に提供する栄養素は一次生産 (primary production) に重要である。 鉄は植物プランクトンのような海洋一次生産生物 (marine primary producers) の光合成に必要な 微量栄養素である。 大西洋の一部分で、溶解鉄は植物プランクトンが実施できる光合成の量を制限すると思われている。 海洋表面にもたらされる大半の砂塵で、鉄は可溶でなく、 有機体は光合成に使用可能な鉄を作る助けに、 リガンド (ligands) と呼ばれる有機体分子が必要である。

大西洋の一次生産生物 (primary producers) の一つのグループは ジアゾ栄養生物 (diazotrophs) と呼ばれる。 ジアゾ栄養生物 (diazotrophs) は 微量栄養素の鉄の増大する必要性を示している。 というのは、これらは 窒素固定を実行し、 窒素固定に必要な ニトロゲナーゼ酵素 (enzyme nitrogenase) は鉄を含むからである。

大西洋におけるサハラ砂漠のミネラル砂塵の存在は、太陽の輻射を減衰し、 海洋表面に到達する 短波放射 (shortwave radiation) の量を少なくし、 海の表面温度 (sea surface temparature, SST) を低くする。 これが北大西洋の夏の SST の年次のバラツキの 35% までを 説明することが示された。 もっと高度に集中した「サハラ砂漠の大気の層」 (Saharan Air Layer, SAL) は a href="https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%86%B1%E5%B8%AF%E5%8F%8E%E6%9D%9F%E5%B8%AF"> 熱帯収束帯 (Intertropical Convergence Zone, ITCZ) を数度北にシフトする過程で、 北の熱帯大西洋に、より多くの降雨を持ち込むことにリンクしてきた。

砂塵の存在が SST の多くのバラツキを制御すると共に、重要な海洋循環 (circulation) の パターンも砂塵の蓄積により影響を受ける。 減少した SST は海洋層(ocean stratification) の安定性を乱し、 強化された垂直混合 (enhanced vertical mixing) に至り、 これは今度はより大きな 地衡流場 (geostrophic flow field) の行動に影響する。 サハラ砂漠の砂塵は大西洋の東側で始まるため、 ここは短波 フラックス (shortwave flux) が最も減少する場所で、 従って、最大の変則的な海洋条件が起きる場所である。 これらの変則 (anomalies) は大西洋を横切ってゆっくりと西方に動いて、 帯状圧力勾配 (zonal pressure gradients) となり、 更に大西洋全体の循環を変える。 これらの 還流 (gyre) と大西洋循環 (basin circulation) の効果は数年のスケールで起きる ―― 大きな砂塵嵐のイベントは何年後も循環に影響する。

ヨーロッパには砂塵の源泉はない ; しかしながら、砂漠の砂塵は時々ヨーロッパの色々な地域で発見されている。 地中海地域における砂漠の砂塵の移動は、 アフリカ砂塵の源泉と 大気循環の季節変動に依存する (直前の節「サハラ砂漠の砂塵の軌道」を参照)。

英国、ケンブリッジの屋根の上の サハラ砂漠の砂塵の堆積

アフリカから北イタリアへの砂塵移動の証拠が示すことは、 地殻要素 (crustal element) ―― 例えば Al, Si, Ti, K, Fe 及び Ca ―― の濃度の 著しい増加により、 粒子状物質 (particulate matter) の組成が随分変化するが、 人為的起源の要素の濃度は一定である。 サハラ砂漠の砂塵は北大西洋と地中海の大気中エアロゾルの 主な源泉で、地中海沿岸の最も重要な沈殿物の貢献物である。 これらのエアロゾルは低栄養と低葉緑素の水に 主要栄養素 (macronutrient) と 微量栄養素 (micronutrient) を 提供することで決定的な役割を演じ、 一次生産 (primary production) を強化し、細菌プランクトン (bacterioplankton) の 共同体構造に影響する。 地中海東部は極端に栄養不足で、 砂漠の砂塵に随分影響される。 2000 年代の 10 年間に、地中海東部 (Eastern Mediterranean Sea) における気温上昇と 降水量の現象により、土壌が乾燥し、砂塵の放出が増えた。 気象変動により予測されることは、 このプロセスは将来継続し、栄養不足の水の微量栄養素と主要栄養素にもっと貢献することである。

モンブランの雪の上のサハラ砂漠の砂塵	手袋の上のベージュの砂塵、 グルノーブルの戸外の壁を拭いた後

アマゾン川流域 ―― ここはアマゾン川熱帯雨林の場所で、 世界に残存する熱帯雨林のおよそ半分を構成 ―― の 土壌の大半はリンが欠乏している。 しかしながら、研究により判明したことは、 アマゾン川流域では、リンは木の成長に関して支配的な肥沃因子で、従ってリンの欠乏は木の成長を制限する。 アマゾン川流域の推察される土壌内リンの代謝の割合 (turnover rates) と サハラ砂漠砂塵のリンの堆積率 (deposition rate) を比較して示唆されることは、 アマゾン川の熱帯雨林の長期間の健全性と生産性は サハラ砂漠の砂塵からのリンの供給に依存している。 サハラ砂漠砂塵による大気からアマゾン川流域へのリンの堆積の相対量は 比較的少なく (およそ 13 %)、 これは砂塵でない源泉 ―― 例えば有機物由来のエアロゾルと煙粒子 ―― と比較した場合である。 サハラ砂漠の砂塵由来のリンの堆積がなければ、その水理学 (hydrological) の損失は、 アマゾン川流域からリンの含有量をそのうち剥奪することになる。

サハラ砂漠の砂塵の排出と移動は源泉地域の天候と気象条件に鋭敏である。 分厚い砂塵の雲は海洋表面の太陽光への被ばく (exposure) を削減し、 海洋表面の加熱を削減し、 従って、大気 - 海洋間の水蒸気及び 潜熱 の移動 (transfer) に影響し、これは気象に致命的である。 砂塵が熱帯大西洋の上に漂うときに、 加熱の現象は大西洋の両半球間の熱帯海洋面の例外様式 (anomaly pattern) に貢献し、 これはスーダン・ サヘル干ばつ (Soudano-Sahel drought) に関連する。 従って、増大した砂塵は、より長期のもっと激しい干ばつにつながる。 付け加えると、西アフリカの降雨は大西洋のハリケーンの頻度・激しさで、うまく相互に関連し、 ドライ・フェーズ (dry phases) の間には、ハリケーンの活動が低いことを示唆している。 バルバドスの砂塵が最もひどい年の何年かは、 エルニーニョ・南方振動 (El Niño Southern Oscillation, ENSO) のイベントと 一致するが、地球温暖化がサハラ砂漠の砂塵排出にどのように影響するかは未解決である。

サハラ砂漠の砂塵の嵐は、大陸規模で異なる地方微生物を含む 粒子状物質 (particulate matter) を移動でき、 究極的には、これらの微生物が本来見つからない場所に堆積させる。 研究でわかることは、微生物共同体の随分多くの部分を、このような砂塵の嵐で長距離移動させることが可能である。 これらの微生物共同体は高度にストレス抵抗力があり、破壊的菌類と細菌 病原体を含む。

サハラ砂漠の砂塵は海洋と陸を肥沃にするが、この砂漠の砂塵への人間の被ばく に有機物を結び付けると、 肺感染症の原因の可能性になる。 他の動物の健康の影響も懸念される。 研究によってわかることは、サハラ砂漠の砂塵は有毒な生物学的アレルゲンと刺激物を含む 可能性があることである。 アフリカ内部であるが、砂塵の源泉から数千キロメートルまでであれば、 高いサハラ砂漠の砂塵濃度は 喘息、気管支炎、髄膜炎、ひどい呼吸器官感染症の増大した事例に相互に関連していた。

砂塵の中の非生物学的成分も健康に悪い影響を生成することがあり得、 これには呼吸器系 (例えば、ぜんそく、気管支炎、肺炎、アレルギー性鼻炎、 珪肺)、 循環器系 (例えば、卒中)、心肺の病気がある。 付け加えると、 結膜炎、 皮膚炎、髄膜炎菌性の病気 (Meningococcal disease)、 コクシジオイデス症 (coccidioidomycosis) が砂塵嵐に関連することがわかっている。 長期間、地域によっては塵濃度が 世界保健機構で安全であると示唆された最大レベルの数倍を越えている。

粒子状物質 (particulate matters, PM) の濃度もサハラ砂漠の砂塵の 危険レベルに上昇し、人間の健康と早死にを脅かす。 PM の被ばくは新生児死亡の原因になり得、 これは母親の被ばく、あるいは新生児の呼吸器と循環器の病気を通している。