Damm aerosolkoncentration (konturer med intervall på 20000 kg/m 2 ) orsakad av den mongoliska cyklonen och dess motsvarande standardiserade värde för den röda kanalen Himawari-8 (skuggning; röd färg anger damm). Kredit:Cholaw Bueh
Från den 13:e till den 16:e mars 2021 drabbade en extremt kraftig dammstorm Mongoliet och norra Kina successivt, vilket ledde till att 590 herdar försvann och 16 människor dog i Mongoliet. När dammstormen nådde centrala Inre Mongoliet tidigt på morgonen den 15 mars nådde vindbyen upp till 40 m s −1 , vilket motsvarar intensiteten av en grad 12 tyfon. När den anlände till området Peking–Tianjin–Hebei på morgonen den 15 mars minskade sikten kraftigt och koncentrationen av grova partiklar i luften över Peking nådde så högt som 9000 μg m −3 lokalt. Forskning visar att extremt dammstormsväder som detta orsakas av den snabba intensifieringen och rörelsen österut av en mongolisk cyklon.
Mongoliska cykloner genereras ofta över den mongoliska platån på våren, men det är extremt sällsynt att en mongolisk cyklon utvecklas till en superstark cyklon med tyfonintensitet. Topografin på den mongoliska platån är inte enbart den viktigaste orsaken till att en mongolisk cyklon utvecklas till en supercyklon, eftersom terrängen förblir oförändrad, men intensiteten hos mongoliska cykloner varierar från fall till fall. Diabatisk uppvärmning är den primära mekanismen för explosiva cykloner över havsområden, men detta är uppenbarligen inte anledningen till en extrem intensifiering av den mongoliska cyklonen.
Nyligen avslöjade ett forskarlag från Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, utvecklingsprocessen och bidragande faktorer för detta kraftfulla mongoliska cyklonfall 2021, ur perspektivet av högfrekvent virvelenergi. Resultaten har publicerats i Atmospheric and Oceanic Science Letters .
"Om den uppströms uppströms övre troposfäriska störningen som utlöste den mongoliska cyklonen redan hade varit tillräckligt stark när den närmade sig den mongoliska platån, skulle den kombinerade effekten av den mongoliska platåns topografi och den nedåtgående överföringen av virvelrörelseenergi ha varit gynnsam för förekomsten av en stark mongolisk cyklon i den nedre troposfären", förklarar professor Cholaw Bueh, den första och motsvarande författaren till tidningen.
"Och om det anomala tillståndet i cirkulationen i den mellanåriga skalan också kan ge en mer gynnsam bakgrund vid denna tidpunkt vad gäller tillgänglig potentiell energi, kommer den högfrekventa störningen att få mer virvel tillgänglig potentiell energi från den tillgängliga potentiella energin i tid. så att den mongoliska cyklonen kommer att utvecklas till en ännu starkare cyklon."
Teamet bekräftade denna synvinkel ur perspektivet av virvelenergibudgeten. Den nedåtgående överföringen av virvelenergi vid 850 hPa spelade en nyckelroll i förstärknings- och mognadsstadiet av den mongoliska cyklonen. Denna mekanism bidrog huvudsakligen av sjunkningsprocessen av kall luft bakom kallfronten. När väl cyklonen började utvecklas snabbt blev mekanismen för frontalcyklonvågen mycket viktig. Vid denna tidpunkt gav det mellanåriga temperaturanomalimönstret "kallt i norr och varmt i söder" ett mycket gynnsamt villkor för högfrekventa störningar för att erhålla den potentiella virvelenergin från den tillgängliga potentiella energin i medeltiden.
"Att bli en superstark mongolisk cyklon kräver också en gynnsam lågfrekvent bakgrundscirkulation", tillägger Dr Zuowei Xie, en medförfattare till tidningen. För att verifiera ovanstående antagande härledde teamet en förenklad version av budgetekvationen för högfrekvent virvelenergi. Interaktionstermen mellan hög- och lågfrekventa virvlar i ekvationen återspeglar rollen för den lågfrekventa bakgrundscirkulationen.
"Under en intensiv utveckling av den mongoliska cyklonen hämtar den högfrekventa virveln också energi från den lågfrekventa tillgängliga potentiella energin och förstärks ytterligare. Samspelet mellan hög- och lågfrekventa vågor är också mycket viktigt för intensifieringen av den mongoliska cyklon", förklarar Dr. Anran Zhuge, en annan medförfattare till tidningen. Deras arbete visar att det lågfrekventa temperaturavvikelsemönstret "kallt i nordväst och varmt i sydost" verkligen är mycket gynnsamt för omvandlingen av högfrekvent virvel tillgänglig potentiell energi från lågfrekvent virvel tillgänglig potentiell energi.
Som har noterats kräver utvecklingen av den mongoliska cyklonen till en superstark cyklon olika gynnsamma förhållanden, inklusive intensiteten av själva väderstörningen över den mongoliska platån, interaktionen mellan störningen och topografin, den lågfrekventa bakgrundscirkulationen , och den mellanåriga anomala cirkulationsbakgrunden.
"Den subtila rollen för den mongoliska platåns topografi har ännu inte tydligt avslöjats. Topografins bidrag till den nedåtgående överföringsprocessen av virvelrörelseenergi och till förstärkningen av omvandling av virvel tillgänglig potentiell energi från dess bakgrundsmotsvarighet behöver fortfarande avslöjas ytterligare. ", avslutar Prof. Cholaw Bueh. + Utforska vidare
