Суперпылевая буря, усиленная радиационной обратной связью

npj Наука о климате и атмосфере, том 6, Номер статьи: 90 (2023) Цитировать эту статью

928 Доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Пустыня Гоби (ПГ), являющаяся основным источником пыли в Восточной Азии, оказывает критическое воздействие на радиационный баланс в регионах, расположенных ниже по течению. Однако пылевая радиационная обратная связь в ЗГ на Монгольский циклон остается малоизученной. Здесь динамический источник пыли сочетается с моделью погодных исследований и прогнозирования с химией (WRF-Chem) для лучшего моделирования пыли. Результаты показывают, что монгольский циклон доминирует над пылевым явлением в мае 2019 года. Радиационная обратная связь пыли приводит к переносу нисходящего импульса и охлаждению к северо-востоку от Монголии, влияя на зональные ветры и адвекцию температуры. Охлаждение нижней тропосферы и потепление верхней атмосферы изменяют вертикальную структуру атмосферы и усиливают бароклинность. Далее холодный воздух глубоко опускается в нижнюю часть теплого воздуха в форме клина и способствует подъему теплого воздуха для усиления Монгольского циклона. Сильная пыль сохраняется и продолжает вызывать высокие концентрации пыли в северном Китае через западные ветры. В этом исследовании рассматривается, как радиационная обратная связь пыли по ЗГ может усилить монгольский циклон, и предоставляется научная ссылка для соответствующих исследований.

Пыль является основным компонентом атмосферных аэрозолей, на ее долю приходится 75% глобальной аэрозольной массы и 25% глобальной аэрозольной оптической толщины (АОТ)1. В основном это вызвано эоловой эрозией засушливых земель и влияет на энергетический баланс системы Земля-атмосфера и гидрологический цикл посредством прямых и косвенных эффектов2,3,4,5. Более того, частицы пыли могут быть обогащены микробами6, органикой7 и тяжелыми металлами8, что представляет серьезную угрозу здоровью человека и социально-экономической деятельности, влияя на качество воздуха9,10,11. После переноса на большие расстояния частицы пыли оседают на поверхности океана, влияя на образование биогенных аэрозолей над океаном и изменяя морской биогеохимический цикл и биологическую продуктивность12,13.

Взаимодействие аэрозоля и радиации существенно влияет на изменение климата, погодные процессы и качество воздуха14. С одной стороны, изменения метеорологических процессов могут изменить перенос и пространственное распределение пыли15,16. С другой стороны, пыль влияет на атмосферную систему и качество воздуха посредством радиационной обратной связи17. Значения прямого радиационного воздействия пыли для пустынь Такла-Макан (TD) и пустыни Гоби (GD) составляют –3 и –7 Вт/м2 в верхних слоях атмосферы (TOA), –8 и –10 Вт/м2 в верхних слоях атмосферы. на поверхности и +5 и +3 Вт/м2 в атмосфере18. Кроме того, радиационное воздействие пыли может существенно изменить стратификацию и бароклинность атмосферы19. Пыль ГД усиливает антропогенное аэрозольное загрязнение восточного Китая за счет изменения метеорологического поля20. Возмущение давления, вызванное пылью, вызывает вторичную циркуляцию, которая снижает скорость ветра на низком уровне атмосферы над областью источника пыли и увеличивает скорость ветра в регионах ниже по течению, что приводит к уменьшению и увеличению количества пыли в области верхнего источника и регионах ниже по течению. соответственно21.

Расположенная на границе между Китаем и Монголией, ЗУ является важным источником пыли в Восточной Азии22,23,24. Как типичная плато-пустыня, ЗГ характеризуется низкой среднегодовой температурой и резкими перепадами температур25. Пыльные бури возникают в этом регионе внезапно на обширных территориях, но кратковременны. Частота пылевых явлений на границе Китая и Монголии демонстрирует тенденцию к постепенному увеличению26,27, а пыль ГД является основным источником загрязнения воздуха пылевым типом во внутренних районах Китая, особенно в районах Пекин-Тяньцзинь-Хэбэй28. Для ГД характерен равнинный рельеф, а во всей тропосфере господствуют западные ветры. Сочетание особенностей местности и фоновых ветров создает условия для распространения пыли через Тихий океан на восток в Северную Америку29,30.