戈壁沙漠沙尘向青藏高原传输路径和传输机制:以2020年4月一次沙尘事件为例

戈壁沙漠是沙尘天气频发区域,也是东亚沙尘暴的关键源地。青藏高原毗邻东亚和南亚两大沙源区,是全球气候变化的敏感地区。然而戈壁沙漠沙尘向青藏高原传输路径以及传输机制尚不清晰。基于区域空气质量模式WRF-Chem、FNL再分析资料并结合HYSPLIT后向轨迹模型,以2020年4月戈壁沙漠一次强沙尘事件为例,探讨了戈壁沙漠沙尘向青藏高原传输路径以及传输机制。结果表明:在此次沙尘事件期间,青藏高原东坡和北坡是戈壁沙漠沙尘传输至青藏高原的重要通道。受环流形势和高大地形的影响,青藏高原北坡沙尘传输效率大于东坡,而东坡沙尘垂直运动较北坡旺盛。500 hPa乌拉尔山以东的气旋系统和蒙古气旋共同控制中高纬度带,影响沙尘输送过程。随着中高纬气旋系统的东移,500 hPa新疆脊被破坏,青藏高原上空短波槽开始建立。短波槽前低层辐合的环流场有利于700 hPa闭合低压的维持,促使青藏高原北坡的偏北大风产生,有利于北坡沙尘向青藏高原输送。200 hPa高空急流动量下传引起河西走廊近地东风盛行,有利于戈壁沙漠沙尘从东坡向青藏高原输送。此环流形势构成了戈壁沙漠沙尘向青藏高原传输的有利风场。该研究成果进一步完善了戈壁沙漠沙尘的传输路径,为研究沙尘影响青藏高原及其周边地区的天气气候变化提供了科学支撑。

东亚沙尘气候效应对地面温度日较差影响的数值模拟

地面温度日较差(DTR)作为重要天气和气候指标,反映昼夜温差极值,比平均气温对地表辐射收支的变化更敏感,对环境变化和气候异常具有重要参考价值。沙尘气溶胶的气候效应是影响岩石圈-大气-海洋系统的重要因子,但目前的研究较少涉及沙尘气溶胶对DTR的影响机制。基于WRF-Chem模式(Weather Research and Forecasting coupled with Chemistry)揭示2002—2005年沙尘气溶胶气候效应对东亚地面温度日较差的影响。结果表明:WRF-Chem模式可以很好体现东亚气象场和沙尘气溶胶的时空分布特征。沙尘气候效应导致东亚大陆大部分地区DTR减小,沙尘直接辐射效应在其中起决定性作用。在白天,沙尘直接辐射强迫加热大气、冷却地表,减小地面总净辐射而降低日最高温度,导致DTR减小。在中国青藏高原和东北部地区,沙尘气溶胶间接效应占主导地位,导致青藏高原地区积雪覆盖减少,东北地区云水含量减小,间接导致DTR增大。