Une super tempête de poussière renforcée par un retour radiatif

npj Climate and Atmospheric Science volume 6, Numéro d'article : 90 (2023) Citer cet article

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En tant que principale source de poussière en Asie de l’Est, le désert de Gobi (GD) exerce des impacts critiques sur le bilan radiatif dans les régions en aval. La rétroaction radiative des poussières dans le GD du cyclone mongol reste cependant mal comprise. Ici, la source de poussière dynamique est couplée au modèle de recherche et de prévision météorologiques avec chimie (WRF-Chem) pour de meilleures simulations de poussière. Les résultats montrent que le cyclone mongol domine l'événement de poussière en mai 2019. La rétroaction radiative de la poussière entraîne un transport d'impulsion vers le bas et refroidit le nord-est de la Mongolie en affectant les vents zonaux et l'advection de température. Le refroidissement de la basse troposphère et le réchauffement de la haute atmosphère modifient la structure verticale de l'atmosphère et renforcent la baroclinicité. De plus, l'air froid descend profondément au fond de l'air chaud en forme de coin et favorise l'ascension de l'air chaud pour renforcer le cyclone mongol. La forte poussière persiste et continue de provoquer de fortes concentrations de poussière dans le nord de la Chine via des vents d'ouest. Cette étude explore comment la rétroaction radiative de la poussière sur le GD peut intensifier le cyclone mongol et fournit une référence scientifique pour les études connexes.

La poussière est le principal composant des aérosols atmosphériques, représentant 75 % de la charge massique mondiale des aérosols et 25 % de la profondeur optique globale des aérosols (AOD)1. Elle est principalement causée par l’érosion éolienne sur les zones arides et affecte le bilan énergétique du système Terre-atmosphère et le cycle hydrologique par des effets directs et indirects2,3,4,5. De plus, les particules de poussière peuvent être enrichies en germes6, en matières organiques7 et en métaux lourds8, ce qui constitue une menace sérieuse pour la santé humaine et les activités socio-économiques en affectant la qualité de l'air9,10,11. Après un transport sur de longues distances, les particules de poussière se déposent à la surface de l'océan, affectant la génération d'aérosols biogéniques au-dessus de l'océan et modifiant le cycle biogéochimique marin et la productivité biologique12,13.

L’interaction aérosol-rayonnement a un impact considérable sur les changements climatiques, les processus météorologiques et la qualité de l’air14. D’une part, les changements dans les processus météorologiques peuvent modifier le transport et la répartition spatiale des poussières15,16. D’un autre côté, la poussière affecte le système atmosphérique et la qualité de l’air par rétroaction radiative17. Les valeurs du forçage radiatif direct de la poussière pour le désert du Taklimakan (TD) et le désert de Gobi (GD) sont rapportées comme étant de −3 et −7 W m−2 au sommet de l'atmosphère (TOA), de −8 et −10 W m−2 à la surface, et +5 et +3 W m−2 dans l’atmosphère18. De plus, le forçage radiatif des poussières peut modifier considérablement la stratification atmosphérique et la baroclinicité19. La poussière de GD renforce la pollution anthropique par aérosols dans l’est de la Chine en modifiant le champ météorologique20. La perturbation de pression induite par la poussière provoque une circulation secondaire, ce qui réduit la vitesse du vent aux basses couches atmosphériques au-dessus de la région source de poussière et augmente la vitesse du vent dans les régions en aval, entraînant une réduction et une augmentation de la poussière dans la région source supérieure et les régions en aval. respectivement21.

Situé à la frontière entre la Chine et la Mongolie, le GD est une source importante de poussière en Asie de l’Est22,23,24. En tant que désert de plateau typique, le GD se caractérise par une température annuelle moyenne basse et des changements de température drastiques25. Des tempêtes de poussière se produisent brusquement dans cette région sur de vastes zones, mais sont de courte durée. La fréquence des épisodes de poussière à la frontière entre la Chine et la Mongolie a montré une tendance à la hausse progressive26,27, et la poussière de GD est la principale source de pollution atmosphérique de type poussière dans les régions intérieures de la Chine, en particulier à Pékin-Tianjin-Hebei28. GD est caractérisé par un terrain plat et toute la troposphère est dominée par les vents d'ouest. La combinaison d’un terrain spécial et de vents de fond crée des conditions propices à la transmission transpacifique de poussières vers l’est vers l’Amérique du Nord29,30.