Danningen af ​​en superstærk mongolsk cyklon og dens medvirkende faktorer

Fra den 13. til den 16. marts 2021 ramte en ekstremt kraftig støvstorm Mongoliet og det nordlige Kina successivt, hvilket fik 590 hyrde til at forsvinde og 16 mennesker til at dø i Mongoliet. Da støvstormen nåede det centrale Indre Mongoliet tidligt om morgenen den 15. marts, nåede vindstødet op til 40 m s ⁻¹ , hvilket svarer til intensiteten af ​​en grad 12 tyfon. Da den ankom til Beijing-Tianjin-Hebei-regionen om morgenen den 15. marts, faldt sigtbarheden kraftigt, og koncentrationen af ​​grove partikler i luften over Beijing nåede så højt som 9000 μg m ⁻³ lokalt. Forskning viser, at ekstremt støvstormvejr som dette er forårsaget af den hurtige intensivering og østlige bevægelse af en mongolsk cyklon.

Mongolske cykloner genereres ofte over det mongolske plateau om foråret, men det er yderst sjældent, at en mongolsk cyklon udvikler sig til en superstærk cyklon med tyfonintensitet. Topografien af ​​det mongolske plateau alene er ikke den vigtigste årsag til, at en mongolsk cyklon udvikler sig til en supercyklon, fordi terrænet forbliver uændret, men intensiteten af ​​mongolske cykloner varierer fra sag til sag. Diabatisk opvarmning er den primære mekanisme for eksplosive cykloner over havområder, men dette er naturligvis ikke årsagen til en ekstrem intensivering af den mongolske cyklon.

For nylig afslørede et forskerhold fra Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, udviklingsprocessen og de medvirkende faktorer i denne kraftfulde mongolske cyklonsag i 2021, set ud fra højfrekvent hvirvelenergi. Resultaterne er blevet offentliggjort i Atmospheric and Oceanic Science Letters .

"Hvis den opstrøms øvre troposfæriske forstyrrelse, der udløste den mongolske cyklon allerede havde været tilstrækkelig stærk, da den nærmede sig det mongolske plateau, ville den kombinerede effekt af det mongolske plateaus topografi og den nedadgående overførsel af hvirvelstrømsenergi have været gunstig for forekomsten af ​​en stærk mongolsk cyklon i den nedre troposfære," forklarer professor Cholaw Bueh, den første og tilsvarende forfatter til avisen.

"Og hvis den unormale tilstand af cirkulationen på den mellemårige skala også kan give en mere gunstig baggrund på dette tidspunkt med hensyn til tilgængelig potentiel energi, vil den højfrekvente forstyrrelse opnå mere hvirvel tilgængelig potentiel energi fra den tidsmiddel-tilgængelige potentielle energi sådan at den mongolske cyklon vil udvikle sig til en endnu stærkere cyklon."

Holdet bekræftede dette synspunkt fra perspektivet af hvirvelenergibudgettet. Den nedadgående overførsel af hvirvelstrømsenergi ved 850 hPa spillede en nøglerolle i styrkelsen og modningen af ​​den mongolske cyklon. Denne mekanisme var hovedsageligt bidraget af nedsynkningsprocessen af ​​kold luft bag koldfronten. Når først cyklonen begyndte at udvikle sig hurtigt, blev mekanismen bag den frontale cyklonbølge meget vigtig. På dette tidspunkt tilvejebragte det interårlige temperaturanomalimønster "koldt i nord og varmt i syd" en yderst gunstig betingelse for højfrekvente forstyrrelser for at opnå den tilgængelige potentielle hvirvelenergi fra den tidsgennemsnitlige tilgængelige potentielle energi.

"At blive en superstærk mongolsk cyklon kræver også en gunstig lavfrekvent baggrundscirkulationstilstand," tilføjer Dr. Zuowei Xie, en medforfatter af papiret. For at verificere ovenstående antagelse udledte holdet en forenklet version af højfrekvent hvirvelenergi-budgetligningen. Interaktionsleddet mellem høj- og lavfrekvente hvirvler i ligningen afspejler den lavfrekvente baggrundscirkulations rolle.

"Under en intens udvikling af den mongolske cyklon trækker den højfrekvente hvirvel også energi fra den lavfrekvente tilgængelige potentielle energi og forstærkes yderligere. Samspillet mellem høj- og lavfrekvente bølger er også meget vigtigt for intensiveringen af ​​den mongolske cyklon," forklarer Dr. Anran Zhuge, en anden medforfatter af papiret. Deres arbejde viser, at det lavfrekvente temperaturanomalimønster "koldt i nordvest og varmt i sydøst" faktisk er yderst befordrende for konverteringen af ​​højfrekvent hvirvel tilgængelig potentiel energi fra lavfrekvent hvirvel tilgængelig potentiel energi.

Som det er blevet bemærket, kræver udviklingen af ​​den mongolske cyklon til en superstærk cyklon forskellige gunstige forhold, herunder intensiteten af ​​selve vejrforstyrrelsen over det mongolske plateau, samspillet mellem forstyrrelsen og topografien, den lavfrekvente baggrundscirkulation , og den mellemårige unormale cirkulationsbaggrund.

"Den subtile rolle af det mongolske plateaus topografi er endnu ikke blevet tydeligt afsløret. Topografiens bidrag til den nedadgående overføringsproces af hvirvel kinetisk energi og til forstærkningen af ​​den potentielle energiomdannelse af hvirvelstrøm fra dens baggrundsmodstykke skal stadig afsløres yderligere. ," slutter prof. Cholaw Bueh. + Udforsk yderligere

Udfordring for sommerregnudsigten i Kina:En mulig løsning