복사 피드백으로 강화된 슈퍼 먼지 폭풍

npj 기후 및 대기 과학 6권, 기사 번호: 90(2023) 이 기사 인용

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동아시아의 주요 먼지 발생 지역인 고비사막(GD)은 하류 지역의 방사선 수지에 중요한 영향을 미칩니다. 그러나 몽골 사이클론에 대한 GD의 먼지 복사 피드백은 여전히 ​​잘 알려져 있지 않습니다. 여기서 동적 먼지 소스는 더 나은 먼지 시뮬레이션을 위해 화학을 이용한 기상 연구 및 예측 모델(WRF-Chem)과 결합됩니다. 결과는 몽골 사이클론이 2019년 5월 먼지 사건을 지배한다는 것을 보여줍니다. 먼지 복사 피드백은 하향 운동량 전달을 초래하고 구역 바람과 온도 이류에 영향을 주어 몽골 북동쪽을 냉각시킵니다. 대류권 하부 냉각과 대기 상부 온난화는 대기의 수직 구조를 변화시키고 경압성을 강화시킵니다. 또한 찬 공기는 쐐기 모양으로 따뜻한 공기의 바닥으로 깊게 하강하여 따뜻한 공기의 상승을 촉진하여 몽골 저기압을 강화시킨다. 강한 먼지가 유지되고 있으며 서풍을 통해 중국 북부 지역에 계속해서 높은 먼지 농도를 유발하고 있습니다. 이 연구는 GD에 대한 먼지 복사 피드백이 어떻게 몽골 사이클론을 강화할 수 있는지 탐구하고 관련 연구에 대한 과학적 참고 자료를 제공합니다.

먼지는 대기 에어로졸의 주요 구성 요소로, 전 세계 에어로졸 질량 부하의 75%, 전 세계 에어로졸 광학 깊이(AOD)1의 25%를 차지합니다. 이는 주로 건조지의 바람에 의한 침식에 의해 발생하며 직간접적인 영향을 통해 지구-대기 시스템과 수문학 순환의 에너지 수지에 영향을 미칩니다2,3,4,5. 더욱이 먼지 입자에는 세균6, 유기물7, 중금속8이 풍부해 공기 질9,10,11에 영향을 미쳐 인간의 건강과 사회 경제적 활동에 심각한 위협을 가할 수 있습니다. 장거리 운송 후 먼지 입자는 해양 표면에 쌓이게 되어 해양 위의 생물학적 에어로졸 생성에 영향을 미치고 해양 생지화학적 순환과 생물학적 생산성을 변화시킵니다12,13.

에어로졸-방사선 상호 작용은 기후 변화, 기상 과정 및 대기 질에 상당한 영향을 미칩니다14. 한편으로, 기상 과정의 변화는 먼지의 이동과 공간적 분포를 변화시킬 수 있습니다15,16. 반면, 먼지는 복사 피드백을 통해 대기 시스템과 대기 질에 영향을 미칩니다17. 타클라마칸 사막(TD)과 고비 사막(GD)의 먼지 직접 복사강제력 값은 대기 상단(TOA)에서 -3 및 -7 Wm-2, 표면, 대기 중 +5 및 +3 Wm−218. 게다가, 먼지 복사 강제력은 대기 성층화와 경압성을 상당히 변화시킬 수 있습니다19. GD 먼지는 기상 분야를 변경하여 중국 동부의 인위적 에어로졸 오염을 향상시킵니다. 먼지로 인한 압력 교란은 2차 순환을 촉진하여 먼지 발생 지역의 낮은 대기 수준에서 풍속을 감소시키고 하류 지역의 풍속을 향상시켜 상부 발생 지역과 하류 지역의 먼지 감소 및 강화를 가져옵니다. 각각21.

중국과 몽골의 국경에 위치한 GD는 동아시아의 중요한 먼지 발생원입니다22,23,24. GD는 전형적인 고원 사막으로 연평균 기온이 낮고 기온 변화가 심한 것이 특징이다25. 먼지 폭풍은 이 지역에서 넓은 지역에 걸쳐 갑자기 발생하지만 지속 시간은 짧습니다. 중국-몽골 국경 지역의 먼지 발생 빈도는 점차 증가하는 추세를 보이고 있으며26,27, GD 먼지는 중국 내륙 지역, 특히 베이징-천진-허베이28 지역의 먼지 유형 대기 오염의 주요 원인입니다. GD는 평평한 지형이 특징이며 대류권 전체가 서풍의 영향을 받습니다. 특별한 지형과 배경 바람의 조합은 먼지를 태평양 횡단 동쪽으로 북미로 전송할 수 있는 조건을 제공합니다29,30.