Van 13 tot 16 maart 2021 trof een extreem sterke stofstorm achtereenvolgens Mongolië en Noord-China, waardoor 590 herders verdwenen en 16 mensen stierven in Mongolië. Toen de stofstorm in de vroege ochtend van 15 maart het centrum van Binnen-Mongolië bereikte, bereikte de windvlaag een snelheid van 40 m s ⁻¹ , wat overeenkomt met de intensiteit van een tyfoon van klasse 12. Toen het in de ochtend van 15 maart in de regio Peking-Tianjin-Hebei aankwam, nam het zicht sterk af en bereikte de concentratie van grove deeltjes in de lucht boven Peking een hoogte van 9000 μg m ⁻³ lokaal. Onderzoek toont aan dat extreem stofstormweer zoals dit wordt veroorzaakt door de snelle intensivering en oostwaartse beweging van een Mongoolse cycloon.

Mongoolse cyclonen ontstaan ​​in het voorjaar vaak boven het Mongoolse plateau, maar het is uiterst zeldzaam dat een Mongoolse cycloon zich ontwikkelt tot een supersterke cycloon met tyfoonintensiteit. De topografie van het Mongoolse plateau alleen is niet de belangrijkste reden voor de ontwikkeling van een Mongoolse cycloon tot een supercycloon, omdat het terrein onveranderd blijft, maar de intensiteit van Mongoolse cyclonen varieert van geval tot geval. Diabatische verwarming is het primaire mechanisme voor explosieve cyclonen boven zeegebieden, maar dit is duidelijk niet de reden voor een extreme intensivering van de Mongoolse cycloon.

Onlangs onthulde een onderzoeksteam van het Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, het ontwikkelingsproces en de bijdragende factoren van dit krachtige Mongoolse cycloongeval in 2021, vanuit het perspectief van hoogfrequente wervelenergie. De resultaten zijn gepubliceerd in Atmospheric and Oceanic Science Letters .

"Als de stroomopwaartse verstoring van de bovenste troposfeer die de Mongoolse cycloon veroorzaakte al sterk genoeg was geweest toen deze het Mongoolse plateau naderde, zou het gecombineerde effect van de topografie van het Mongoolse plateau en de neerwaartse overdracht van wervelende kinetische energie gunstig zijn geweest voor het optreden van een sterke Mongoolse cycloon in de lagere troposfeer", legt prof. Cholaw Bueh uit, de eerste en corresponderende auteur van het artikel.

"En als de abnormale toestand van de circulatie op de jaarlijkse schaal ook een gunstiger achtergrond kan bieden op dit moment in termen van beschikbare potentiële energie, zal de hoogfrequente storing meer eddy beschikbare potentiële energie verkrijgen uit de tijd-gemiddelde beschikbare potentiële energie zodat de Mongoolse cycloon zich zal ontwikkelen tot een nog sterkere cycloon."

Het team bevestigde dit standpunt vanuit het perspectief van het eddy-energiebudget. De neerwaartse overdracht van wervelende kinetische energie bij 850 hPa speelde een sleutelrol in de versterkings- en rijpingsfase van de Mongoolse cycloon. Dit mechanisme werd voornamelijk bijgedragen door het bezinkingsproces van koude lucht achter het koufront. Toen de cycloon zich snel begon te ontwikkelen, werd het mechanisme van de frontale cycloongolf erg belangrijk. Op dit moment bood het jaarlijkse temperatuurafwijkingspatroon van "koud in het noorden en warm in het zuiden" een zeer gunstige voorwaarde voor de hoogfrequente storing om de wervelende beschikbare potentiële energie te verkrijgen uit de tijdgemiddelde beschikbare potentiële energie.

"Om een ​​supersterke Mongoolse cycloon te worden, is ook een gunstige laagfrequente achtergrondcirculatie nodig", voegt Dr. Zuowei Xie, een co-auteur van het artikel, toe. Om de bovenstaande aanname te verifiëren, heeft het team een ​​vereenvoudigde versie van de hoogfrequente eddy-energiebudgetvergelijking afgeleid. De interactieterm tussen hoog- en laagfrequente wervelingen in de vergelijking weerspiegelt de rol van de laagfrequente achtergrondcirculatie.

"Tijdens een intense ontwikkeling van de Mongoolse cycloon haalt de hoogfrequente wervel ook energie uit de laagfrequente beschikbare potentiële energie en versterkt deze verder. De interactie tussen hoog- en laagfrequente golven is ook erg belangrijk voor de intensivering van de Mongoolse cycloon", legt Dr. Anran Zhuge uit, een andere co-auteur van het artikel. Hun werk laat zien dat het laagfrequente temperatuuranomaliepatroon van "koud in het noordwesten en warm in het zuidoosten" inderdaad zeer bevorderlijk is voor de omzetting van hoogfrequente eddy beschikbare potentiële energie van laagfrequente eddy beschikbare potentiële energie.

Zoals opgemerkt vereist de ontwikkeling van de Mongoolse cycloon tot een supersterke cycloon verschillende gunstige omstandigheden, waaronder de intensiteit van de weersverstoring zelf boven het Mongoolse plateau, de interactie tussen de verstoring en de topografie, de laagfrequente achtergrondcirculatie , en de jaarlijkse afwijkende circulatie-achtergrond.

"De subtiele rol van de topografie van het Mongoolse plateau is nog niet duidelijk onthuld. De bijdragen van de topografie aan het neerwaartse overdrachtsproces van eddy kinetische energie en aan de versterking van eddy beschikbare potentiële energieconversie van zijn achtergrondtegenhanger moeten nog verder worden onthuld ”, besluit prof. Cholaw Bueh. + Verder verkennen

Uitdaging van de zomerse neerslagvoorspelling in China:een mogelijke oplossing