Un moule à gâteau rempli de billes est l'un des outils d'échantillonnage conçus et construits par l'équipe de Tong. Celui-ci est installé dans une installation du Département de l'agriculture des États-Unis (USDA). Crédit :NASA/Daniel Tong
La fièvre de la vallée est une menace dangereuse pour la santé humaine et les cas sont en augmentation dans le sud-ouest aride des États-Unis, car le vent provenant de tempêtes de poussière croissantes peut transporter les spores fongiques qui causent la maladie. La fièvre de la vallée est causée par le champignon Coccidioides, qui pousse dans la terre et les champs et peut provoquer de la fièvre, éruption cutanée et toux. À l'aide de la recherche de la NASA et des données satellitaires, l'Organisation météorologique mondiale affine son système d'avertissement et d'évaluation des tempêtes de sable et de poussière pour aider à prévoir où le risque de poussière est le plus élevé.
Daniel Tong de l'Université George Mason, l'un des premiers scientifiques à découvrir le lien entre les tempêtes de poussière et la fièvre de la vallée, dirige une équipe financée par la NASA pour suivre pour la première fois la propagation aéroportée de la fièvre de la vallée à travers les États-Unis.
Il y a environ 15 000 cas de fièvre de la vallée aux États-Unis chaque année, et environ 200 décès, selon les Centers for Disease Control (CDC) des États-Unis. Financé par la Division des sciences de la Terre de la NASA, L'équipe de Tong aide à suivre le risque de maladie pour les épidémiologistes, les prestataires de soins de santé et les décideurs en santé publique.
"Notre article a été le premier à révéler la relation positive entre les tempêtes de poussière et la fièvre de la vallée, " dit Tong. " Alors maintenant, nous posons la question :comment pouvons-nous détecter cette poussière dans l'air ?
Tong et son équipe combinent les données satellitaires de la NASA et la modélisation informatique haut de gamme avec des capteurs de poussière faits maison faits de casseroles pour la cuisson de gâteaux et de billes. Précédemment, l'échantillonnage de la poussière sur place n'était disponible que par le biais de moniteurs coûteux, tels que ceux utilisés par le CDC. Lorsqu'ils ont eu besoin de plus de capteurs pour couvrir l'exposition sur une large zone, l'équipe s'est rendu compte qu'elle pouvait développer ses propres méthodes pour capturer la saleté en suspension dans l'air pour une fraction du coût.
L'une de ces méthodes consiste à remplir un plat de cuisson acheté en magasin - le genre utilisé pour cuire un gâteau d'anniversaire fait maison - avec des billes. Comme le vent passe sur la surface inégale des billes, le flux interrompu fait que l'air libère la poussière et les spores qu'il transporte. Au fur et à mesure que les sédiments tombent à travers les couches de billes jusqu'au fond de la casserole, il est à l'abri d'être à nouveau emporté par le vent, stockées en toute sécurité jusqu'à ce que les scientifiques viennent collecter plusieurs semaines d'échantillons à la fois.
L'instrument MODIS du satellite Terra de la NASA a capturé cette image d'épais panaches de poussière s'étendant du nord du Mexique au Texas et au Nouveau-Mexique le 31 mars. 2017. Le système d'avis et d'évaluation d'alerte aux tempêtes de sable et de poussière de l'Organisation météorologique mondiale dispose désormais d'un nœud panaméricain qui intègre les observations de la Terre de la NASA comme celles-ci. Crédit :NASA/NASA LANCE/Jeff Schmaltz
Les échantillons de poussière sont envoyés à l'Université George Mason de Fairfax, Virginie, avec le soutien à la recherche de l'Institute for a Sustainable Earth de l'Université George Mason. C'est l'un des rares instituts du pays à pouvoir effectuer un séquençage de l'ADN pour identifier le champignon Coccidioides dans la poussière.
Pendant que l'équipe recueille des données sur le terrain, Les satellites de la NASA travaillent dur pour obtenir la vue d'en haut. L'équipe de Tong utilise les données des instruments du spectroradiomètre imageur à résolution modérée (MODIS) à bord des satellites Terra et Aqua de la NASA. Ces données montrent des habitats probables pour ce champignon car elles surveillent la végétation et l'humidité du sol, révélant où les conditions sont propices à la croissance fongique et à la propagation de la poussière aride.
Actuellement, l'équipe utilise ces informations sur la croissance des plantes locales comme mesure pour identifier les zones de sources probables de poussière. Ils s'efforcent de faire la lumière sur les processus physiques et biologiques de propagation du champignon, ce qui, selon Tong, est une information importante pour les scientifiques et les responsables de la santé. Mais suivre le mouvement des tempêtes de poussière dans l'air est plus facile avec l'aide des instruments d'observation de la Terre de la NASA, comme MODIS, qui peuvent également détecter la lumière réfléchie par les minuscules particules lorsqu'elles sont balayées à travers le pays. Ces observations de poussières en vraies couleurs de MODIS ont même aidé à « entraîner » des modèles développés par l'équipe pour évaluer l'évolution de la fréquence des tempêtes de poussière.
"Nous avons un algorithme formé par satellite développé avec le soutien de la NASA pour examiner les données à long terme des tempêtes de poussière, " a déclaré Tong. "Nous avons été surpris de voir les tempêtes de poussière dans le sud-ouest américain augmenter 10 fois plus vite que le niveau mondial au cours des dernières décennies, entraînant un risque croissant pour les communautés locales. »
A travers les années 1930, dust storms in the Western U.S. famously destroyed farms and forced families to abandon homes. "Climate change is bringing that threat back, " warned Tong. "Global climate models predict the west and southwest will become drier and drier, meaning we could have dust bowls—plural."
Tong says that with more dust storms there will be more instances of Valley fever. For reasons that are not well understood, some people are more susceptible to the effects of Valley fever than others. Only 40 percent of people infected have symptoms, and 8 percent of those go to the hospital. "There's no vaccine—the fungus lives with you for the rest of your life, " said Tong. "Those infected are paying about US $50, 000 per hospital visit, and a quarter of those people have to go ten times or more."
Dust in the air in Arizona and other southwestern states is not just a concern for air quality – it can also carry the fungus which causes Valley fever, an infectious and potentially severe disease. Credit:NASA/Tom Gill
Tong's team collaborates with the federal CDC as well as state and local public health officials in New Mexico, California and Arizona. As the threat of Valley fever rises, local health officials hope Tong's research will continue to uncover ways to track its dangerous spread.
"Now that we're beginning to understand the risk to public health, the scientific community is really coming together, " said Tong. "They're very curious, going out of their own way to help. I feel very lucky to have this support."
The team is working with local agencies to place the sensors in areas with frequent dust storms to see where Valley fever might be affecting the most people. Local health agencies like the Pinal County Public Health Department in Arizona and community physicians are already incorporating these data to inform health and safety measures like increased testing and public education.
Next, the National Weather Service (NWS) and the Pan American Health Organization (PAHO) are working to incorporate this research to improve dust forecasting for everything from air quality to visibility for transportation. "We aim to bring longevity to this project, " Tong said, "so people can continue using this research to protect public health in the future.
For communities in the southwest, that means informing public health decisions in the face of increasing dust storms in the future.
