放射フィードバックによって強化された超砂嵐

npj 気候と大気科学 第 6 巻、論文番号: 90 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

東アジアの主要な塵源地域として、ゴビ砂漠 (GD) は下流地域の放射線収支に重大な影響を及ぼします。 しかし、モンゴル低気圧の GD における塵の放射フィードバックについては、まだ十分に理解されていません。 ここでは、動的粉塵源を気象調査および化学予測モデル (WRF-Chem) と組み合わせて、粉塵シミュレーションを改善しています。 結果は、モンゴル低気圧が 2019 年 5 月の粉塵イベントを支配していることを示しています。粉塵の放射フィードバックは下向きの運動量輸送をもたらし、帯状風と温度移流に影響を与えることによってモンゴルの北東を冷却します。 対流圏下部の冷却と上層大気の温暖化により、大気の垂直構造が変化し、圧斜角が強化されます。 さらに、冷たい空気がくさび状に暖気の底に深く降り込み、暖気の上昇を促進してモンゴル低気圧を強めます。 強い粉塵は維持され、偏西風を通じて中国北部に高い粉塵濃度をもたらし続けています。 この研究は、GD 上での塵の放射フィードバックがモンゴル低気圧をどのように強化するかを調査し、関連研究の科学的参考資料を提供します。

粉塵は大気中のエアロゾルの主成分であり、地球規模のエアロゾル質量負荷量の 75%、地球規模のエアロゾル光学深さ (AOD) の 25% を占めています1。 これは主に乾燥地の風食によって引き起こされ、直接的および間接的な影響を通じて地球-大気系のエネルギー収支と水循環に影響を与えます2、3、4、5。 さらに、粉塵粒子には細菌 6、有機物 7、重金属 8 が豊富に含まれている可能性があり、大気の質に影響を与えることで人間の健康や社会経済活動に深刻な脅威をもたらします 9、10、11。 長距離輸送の後、塵粒子は海洋表面に堆積し、海洋上の生物起源エアロゾルの生成に影響を与え、海洋の生物地球化学サイクルと生物学的生産性を変化させます12,13。

エアロゾルと放射線の相互作用は、気候変動、気象プロセス、大気の質に大きな影響を与えます14。 一方で、気象過程の変化により、塵の輸送と空間分布が変化する可能性があります15,16。 一方、粉塵は放射フィードバックを通じて大気系と大気の質に影響を与えます17。 タクラマカン砂漠 (TD) とゴビ砂漠 (GD) の塵の直接放射力値は、大気上部 (TOA) で -3 および -7 W m-2、大気圏上部 (TOA) で -8 および -10 W m-2 と報告されています。地表、大気中では +5 および +3 W m−2 18。 さらに、塵の放射強制力は大気の成層と気圧傾斜度を大きく変化させる可能性があります19。 GD 塵は気象分野を変化させることにより、中国東部の人為的エアロゾル汚染を悪化させます20。 塵による圧力擾乱は二次循環を促進し、塵源領域上の低大気レベルでの風速を低下させ、下流領域での風速を高め、その結果、塵源領域の上流域と下流域で塵の減少と増加が起こります。それぞれ21．

中国とモンゴルの国境に位置する GD は、東アジアにおける重要な粉塵発生源である 22,23,24。 典型的な高原砂漠として、GD は年間平均気温が低く、気温の急激な変化が特徴です25。 この地域では広範囲にわたって砂嵐が突然発生しますが、持続時間は短いです。 中国とモンゴルの国境における粉塵事象の頻度は徐々に増加する傾向を示しており26,27、GD粉塵は中国内陸部、特に北京、天津、河北省における粉塵型大気汚染の主な原因となっている28。 GD は平坦な地形が特徴で、対流圏全体は西風が支配的です。 特殊な地形と背景の風の組み合わせにより、塵が太平洋を通って北アメリカに東に向かって伝播する条件が提供されます29,30。