主要的尘埃在地球和气候系统中扮演着中心角色，通过与太阳和陆地红外辐射相互作用，充当云凝结和冰核，向生态系统（特别是在海洋上）提供铁和其他营养素，并影响大气酸度，这会影响无机和有机蒸汽的分配。沙漠尘埃爆发通过提高PM10和PM2.5（小于2.5微米的颗粒物）水平，降低空气质量，干扰经济活动如航空交通，并产生不利的健康效应，包括哮喘加重、死产、死亡率增加，甚至病原体的传播。从撒哈拉和中东沙漠传输的尘埃爆发在特定欧洲地区的分析，揭示了近年来强度和频率的上升。区域和全球模型表明，尘埃排放和运输与大规模环流模式紧密耦合，包括北大西洋振荡和平流层入侵，这将调节尘埃入侵欧洲的频率。来自阿尔卑斯冰芯的长期重建和最近关于尘埃相关健康风险的评估进一步强调了在变化气候下尘埃日益重要的影响，这可能与北非干旱的加剧相关。然而，由于尘埃水平具有强烈的时空变化性，目前尚不清楚这种增加是否在整个欧洲是一致的，以及沙漠化和干旱或大气环流的变化是否是这种上升的主要推动因素。目前大多数现有研究依赖粗分辨率的尘埃运输模型、卫星代理或总PM10浓度来推断尘埃浓度，这些方法受到排放参数化、空间分辨率或缺乏观测约束的不确定性的限制。因此，尚未有大陆范围内的基于观测的尘埃水平、趋势、驱动因素和对空气质量及健康影响的定量研究。在这里，我们通过开发一种数据驱动、基于观测约束的随机森林（RF）模型来填补这个空白，该模型训练于欧洲现有的最广泛元素数据集。该模型集成了多个数据产品，包括卫星衍生的尘埃光学深度、土地使用信息以及一种最先进的物理尘埃模型。结果是2012年至2021年间的欧洲每日尘埃PM10浓度结合冰芯观测，能够全面表征尘埃的短期变异性和长期驱动因素，识别控制其运输的气候模式并评估其对目前空气质量限制值及短期暴露相关死亡率的贡献。我们汇编了一个独特的全面数据库，包含来自欧洲103个城乡地点的PM10尘埃金属测量（铝、钛、硅、钙和铁），总计约18,500个每日测量。我们注意到，金属测量的空间覆盖在欧洲并不均匀，东北欧、巴尔干和斯堪的纳维亚的数据可用性有限——这些地区气候上也较少受到撒哈拉尘埃的影响。这一数据限制凸显了在这些区域开展更长期的超级站测量的必要性，以符合当前的欧洲空气质量指令。与运输尘埃主要相关的元素（铝、硅和钛）在整个数据集中显示出强烈的相关性。相比之下，钙和铁也受到局部排放（如刹车磨损、建筑、土壤侵蚀和道路再悬浮）影响，元素比率的变化更大。与之前在巴塞罗那的发现一致，铝和钛作为沙漠尘埃的可靠示踪物，而钙有着大量城市贡献。尽管平均铝浓度没有明显的东西差异，但南方的浓度明显高于北方，反映了这些地区受撒哈拉尘埃入侵的易感性。尽管尘埃主要以粗颗粒形式存在，根据在两种粒径均可用的位置观察到的PM2.5:PM10元素比率，我们估计27.7%的尘埃以PM2.5形式存在。图1：欧洲运输尘埃的观测和元素比率。a，欧洲103个地点的平均铝浓度。点的大小对应每日测量的数量，颜色对应该地点的铝平均浓度。高铝浓度显示了运输尘埃对南欧空气质量的巨大影响。b，运输尘埃元素比率的小提琴图，通过对每日数据应用引导零截距线性回归所估计。