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氣象學(xué)家揭秘北非“哥斯拉”超級沙塵暴的繞球輸送及其輻射強(qiáng)迫對降水的影響機(jī)制

時(shí)間:2024-06-02 來源: 瀏覽:

氣象學(xué)家揭秘北非“哥斯拉”超級沙塵暴的繞球輸送及其輻射強(qiáng)迫對降水的影響機(jī)制

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北非是全球最大的活躍性沙塵源區(qū) ,   每年向大氣釋放的沙塵顆粒物達(dá) 400 ~ 2200 Tg ,對 全球 沙塵排放 總量 的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)超 50%。北非沙塵從 撒哈拉沙漠的西部邊緣 出發(fā),受超強(qiáng)東風(fēng)氣流的作用經(jīng)大西洋傳輸至加勒比海、佛羅里達(dá)、美國墨西哥灣沿岸和亞馬遜盆地,實(shí)現(xiàn)了 地球上規(guī)模最大的 “礦物遷徙” ,對全球輻射平衡、云微物理過程、大氣化學(xué)和海洋系統(tǒng)、以及當(dāng)?shù)卮髿猸h(huán)境和 人民 生命財(cái)產(chǎn)安全均造成至關(guān)重要的影響 。

202 0 6 ,北非 爆發(fā)了 有史以 年來最強(qiáng) 沙塵暴 ,沙塵羽 流的 規(guī)模比以往平均水平大 60%-70% ,被稱為北非 “哥斯拉”超級沙塵暴。此次沙塵天氣 對局地及全球大氣環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng) 造成 不容忽視 影響 ,因此也 受到國內(nèi)外研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。 北非 沙塵 跨大西洋輸送的形成機(jī)理及北非沙塵西傳與 大尺度氣候變率 的關(guān)系已被充分闡明, 北非沙塵東傳造成的天氣氣候效應(yīng)尚不明晰, 特別是 北非沙塵通過調(diào)控大尺度環(huán)流對下游地區(qū)降水的影響還未充分揭示 蘭州大學(xué)陳思宇教授團(tuán)隊(duì)對此次極端事件的 發(fā)生發(fā)展 及動(dòng)力輸送機(jī)制 進(jìn)行 細(xì)致 分析, 相關(guān)研究成果以題 “The Circum-global Transport of Massive African Dust and its Impacts on the Regional Circulation in Remote Atmosphere” 發(fā)表在美國氣象學(xué)會(huì)會(huì)刊( Bulletin of the American Meteorological Society, BAMS) 。

1 從衛(wèi)星觀測和模式模擬揭示北非“哥斯拉”超級沙塵暴繞球輸送特征
北非 “哥斯拉”超級沙塵暴起沙成因及動(dòng)力輸送機(jī)制
3 北非沙塵輻射強(qiáng)迫驅(qū)動(dòng)的大氣環(huán)流變化對下游地區(qū)降水的影響
研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合多源衛(wèi)星觀測和W RF-C hem模式發(fā)現(xiàn)了北非沙塵繞球輸送的三維結(jié)構(gòu)特征。北非沙塵顆粒物在強(qiáng)垂直氣流作用下被抬升至高空,并沿著東西兩條路徑實(shí)現(xiàn)繞球輸送。一支跨大西洋海域到達(dá)美國東南部及加勒比盆地,沙塵羽流高度主要集中在對流層中下層,另一支受西風(fēng)急流影響,部分羽流傳輸至印度次大陸,部分羽流在高原北部對流層中上層形成高空輸送帶,進(jìn)而席卷東亞及太平洋海域(圖1)。
通過探究北非 “哥斯拉”超級沙塵暴的起沙成因及動(dòng)力輸送機(jī)制,發(fā)現(xiàn)西非沿岸的異常海平面氣壓梯度為觸發(fā)強(qiáng)烈東北風(fēng)提供了有利條件,其促進(jìn)了沙塵顆粒物的動(dòng)力抬升,并伴隨邊界層高度的發(fā)展被進(jìn)一步輸送至高空。同時(shí),研究也明確了驅(qū)動(dòng)北非沙塵繞球輸送的主導(dǎo)因子是北大西洋濤動(dòng)正位相及歐洲阻塞偶極子穩(wěn)定維持,與歐洲阻塞偶極子關(guān)聯(lián)的地中海低壓是導(dǎo)致北非沙塵羽流東傳的關(guān)鍵(圖2)。
相關(guān)研究進(jìn)一步表明北非沙塵通過輻射強(qiáng)迫調(diào)控大氣環(huán)流型并進(jìn)一步改變下游地區(qū)降水的影響機(jī)理,表明非洲沙塵一方面通過輻射加熱增強(qiáng)了北美中部的異常暖高壓,抑制北大西洋水汽向北美的輸送,另一方面通過激發(fā)北半球中高緯大氣波列,進(jìn)而導(dǎo)致印度東北部上空出現(xiàn)異常反氣旋,削弱印度夏季風(fēng),最終抑制北美中部和印度東北部降水的物理機(jī)制(圖 3)。
北非撒哈拉沙漠作為世界上最大的流動(dòng)性沙漠, 大量沙塵 排放及遠(yuǎn)距離輸送不僅 刺激北大西洋浮游植物的生長,為亞馬遜熱帶雨林提供充足養(yǎng)分, 同時(shí) 也會(huì)影響熱帶氣旋強(qiáng)度及颶風(fēng)發(fā)生頻率, 影響局地甚至全球的 生物地球化學(xué)過程和氣候變化。因此,深入了解沙塵氣溶膠 尤其是北非沙塵 的形成機(jī)理、動(dòng)力輸送機(jī)制及其 天氣氣候效應(yīng) 具有重要的科學(xué)意義。
  作者介紹    
       
第一作者:畢鴻儒,蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院在讀博士。主要研究方向?yàn)樯硥m氣溶膠物理過程的數(shù)值模擬及其天氣氣候效應(yīng)研究。以第一作者或共同作者在Bulletin of the American Meteorological Society、Environmental Research Letters 、Particuology等國際期刊發(fā)表論文。
來源: 大氣污染及氣候環(huán)境數(shù)值模擬研究


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