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NC: 最新研究揭示了近20年来东亚沙尘暴活动减弱的原因

发稿时间:2022-11-22      

沙尘暴是我国主要的灾害之一,对国民生产生活活动和身体健康都有重要影响。同时,沙尘气溶胶作为地球系统的重要组成部分,对辐射、冰云、风尘堆积和海洋碳循环均有重要作用。另外,沙尘暴活动作为气候环境变化的指示器,也是认识地球系统演变的“一面镜子”。

  近几十年来,东亚沙尘暴活动整体上呈减弱的趋势。特别是经历了本世纪初沙尘暴活动较为活跃的时期后,近20年来沙尘暴活动持续减弱。过去沙尘暴活动变化的原因是什么,其未来将如何变化,这是广为关注的科学和社会问题。如果不厘清沙尘暴活动历史变化的原因,将很难对其未来的变化趋势做出准确预测。

  鉴于此,中国科学院大气物理研究所吴成来副研究员、林朝晖研究员联合德国科隆大学邵亚平教授、美国德州农工大学刘小红教授、国家气候中心李莹高级工程师等人利用团队开发的风蚀起沙模型(DuEM v1),开展了2001-2017年东亚地表起沙通量的模拟试验,并通过考虑地表风速、土壤湿度、植被覆盖等单个因子变化的多组敏感性试验间的对比,量化了地表风速、土壤湿度、植被覆盖等不同因子对2001-2017年东亚沙尘暴活动减弱趋势的分别贡献。

  结果表明,DuEM起沙模型很好地模拟出了2001-2017年东亚沙尘暴频次的年际变化和减弱趋势(图1);相比于2001年,2010-2017年东亚主要沙尘源区(35-49 oN,94-126.5oE)的起沙量从3.08亿吨/年减少到了2.02亿吨/年,减弱明显。从变化的原因来看,沙尘源区上地表风速减弱、植被覆盖增加、土壤变湿均起到了重要作用,分别贡献46%、30%、24%(图2)。可见,风速减弱起主导作用,而植被覆盖增加和土壤变湿也有关键作用。

  进一步分析表明,气象要素变化是导致近20年来东亚沙尘活动减弱的主要驱动因子。近年来的风速减弱可能与全球变暖、气候系统年代际变化有关,植被覆盖增加则与地表气温增加、生态恢复工程等紧密相关,而土壤变湿可能与降水的变化有关,但其原因更为复杂。因此,预估未来沙尘活动的变化趋势需要同时考虑这些要素的综合影响。

  这项研究有助于深入理解和认识近20年来东亚沙尘暴活动演变的原因及机制,同时也为未来沙尘变化趋势的预估提供关键的线索。该研究已于11月19日发表于国际综合期刊《Nature Communications》。模拟的2001-2017年地表起沙通量数据也同时发表于《Science Data Bank》上,供国内外学者下载使用。

  该研究得到了国家重点研发计划项目(编号为2020YFA0607801)和国家自然科学基金项目(编号为42075166、41975119和41830966)的资助,同时也得到了国家重大科技基础设施项目“地球系统数值模拟装置”的支持。

  论文信息:

  Wu, C., Lin, Z., Shao, Y., Liu, X., and Li, Y. Drivers of recent decline in dust activity over East Asia. Nat Commun 13, 7105 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-34823-3

  数据信息:

  Wu, C., Lin, Z. Hourly dust emission flux over East Asia during 2001 to 2017[DS/OL]. Science Data Bank, 2022[2022-11-19]. https://doi.org/10.57760/sciencedb.03301

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图1 我国北方和蒙古国主要沙尘源区模拟的地表起沙通量(品红线)与站点观测的沙尘暴天数(黑线)的对比(直线为线性趋势,R为两者的相关系数)

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图2 我国北方和蒙古国主要沙尘源区地表风速、植被覆盖、土壤湿度变化对近二十年地表起沙量减少(2010-2017年相比于2001年)的相对贡献


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