Uma super tempestade de poeira reforçada por feedback radiativo

npj Climate and Atmospheric Science volume 6, Número do artigo: 90 (2023) Citar este artigo

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Sendo a principal fonte de poeira na Ásia Oriental, o Deserto de Gobi (GD) exerce impactos críticos no orçamento de radiação nas regiões a jusante. O feedback radiativo de poeira no GD do ciclone da Mongólia, no entanto, permanece pouco compreendido. Aqui, a fonte dinâmica de poeira é acoplada ao modelo de Pesquisa e Previsão Meteorológica com Química (WRF-Chem) para melhores simulações de poeira. Os resultados mostram que o ciclone da Mongólia domina o evento de poeira em maio de 2019. O feedback radiativo da poeira resulta no transporte de impulso descendente e esfria o nordeste da Mongólia, afetando os ventos zonais e a advecção de temperatura. O resfriamento da baixa troposfera e o aquecimento da atmosfera superior alteram a estrutura vertical atmosférica e aumentam a baroclinicidade. Além disso, o ar frio desce profundamente para o fundo do ar quente em forma de cunha e promove a ascensão do ar quente para fortalecer o ciclone mongol. A forte poeira é mantida e continua a causar altas concentrações de poeira no norte da China através de ventos de oeste. Este estudo explora como o feedback radiativo da poeira sobre o GD pode intensificar o ciclone da Mongólia e fornece uma referência científica para estudos relacionados.

A poeira é o principal componente dos aerossóis atmosféricos, sendo responsável por 75% da carga global de massa de aerossol e 25% da profundidade óptica global do aerossol (AOD)1. É causada principalmente pela erosão eólica sobre terras áridas e afecta o orçamento energético do sistema Terra-atmosfera e o ciclo hidrológico através de efeitos directos e indirectos2,3,4,5. Além disso, as partículas de poeira podem ser enriquecidas com germes6, substâncias orgânicas7 e metais pesados8, representando uma séria ameaça à saúde humana e às actividades socioeconómicas ao afectar a qualidade do ar9,10,11. Após um transporte de longa distância, partículas de poeira são depositadas na superfície do oceano, afetando a geração de aerossóis biogênicos sobre o oceano e alterando o ciclo biogeoquímico marinho e a produtividade biológica12,13.

A interação aerossol-radiação impacta consideravelmente as mudanças climáticas, os processos climáticos e a qualidade do ar14. Por um lado, mudanças nos processos meteorológicos podem alterar o transporte e a distribuição espacial da poeira15,16. Por outro lado, a poeira afeta o sistema atmosférico e a qualidade do ar através de feedback radiativo17. Os valores de forçamento radiativo direto de poeira para o deserto de Taklimakan (TD) e o deserto de Gobi (GD) são relatados como -3 e -7 W m-2 no topo da atmosfera (TOA), -8 e -10 W m-2 em na superfície, e +5 e +3 W m−2 na atmosfera18. Além disso, o forçamento radiativo da poeira pode alterar consideravelmente a estratificação atmosférica e a baroclinicidade . A poeira GD aumenta a poluição antropogênica por aerossóis no leste da China, alterando o campo meteorológico20. A perturbação de pressão induzida pela poeira estimula a circulação secundária, o que reduz a velocidade do vento no baixo nível atmosférico sobre a região da fonte de poeira e aumenta a velocidade do vento nas regiões a jusante, resultando na redução e aumento de poeira na região superior da fonte e nas regiões a jusante, respectivamente21.

Localizada na fronteira entre a China e a Mongólia, a GD é uma importante fonte de poeira no Leste Asiático22,23,24. Sendo um típico planalto desértico, o GD é caracterizado por uma temperatura média anual baixa e mudanças drásticas de temperatura25. As tempestades de poeira ocorrem abruptamente nesta região em grandes áreas, mas são de curta duração. A frequência de eventos de poeira na fronteira China-Mongólia tem mostrado uma tendência de aumento gradual26,27, e a poeira GD é a principal fonte de poluição atmosférica do tipo poeira nas áreas interiores da China, particularmente Pequim-Tianjin-Hebei28. GD é caracterizado por terreno plano e toda a troposfera é dominada por ventos de oeste. A combinação de terreno especial e ventos de fundo fornece condições para a transmissão transpacífica de poeira em direção ao leste para a América do Norte29,30.