2019-08-22 10:01:02
提前几个月预测尘埃状况

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20世纪30年代,堪萨斯州西南部地区出现了美国有史以来最严重的沙尘暴,当时世界末日的浓雾尘埃吓坏了甚至杀死了人,牲畜和野生动植物。

很久以前,农民逐步淘汰了带来沙尘暴的各种做法,但灰尘仍然会危害健康,农业和运输,同时加剧了环境问题。事实上,随着气候变化导致干燥的天气,沙尘暴可能会增加。 (美国国家海洋和大气管理局声称,美国西南部的风吹沙尘暴从1990年到2011年增加了240%。)

如今,堪萨斯大学的一名研究人员已经开发出一种先进的技术,用于在尘埃状况发生前几个月预测尘埃状况,使运输管理人员,气候学家和健康问题的人们有更多时间为尘埃状况做好准备。相比之下,预测空气中灰尘的常用方法仅提供几天的预警。

KU地理与大气科学助理教授Bing Pu是地球物理研究快报新论文的主要作者,该论文详细介绍了她的团队用于准确预测美国西南部和中部地区尘埃的远程尘埃预测方法。

“我们使用的观测数据约束的统计模型和12月1日由观测信息驱动的最先进的动态季节预测模型的输出,”Pu说。 “我们发现使用我们的方法,我们实际上可以对春天的尘埃进行巧妙的预测,这是美国最肮脏的季节之一,在西南和大平原地区 - 美国两个最脏的地区”

Pu和她的同事,NOAA地球物理流体动力学实验室的Paul Ginoux和Sarah Kapnick,以及NOAA和大气研究公司的Xiaosong Yang,能够预测“变化”,或者说天气中或多或少的尘埃。空气比平均水平。

“在美国西南部,我们的模型捕获了2004年至2016年期间尘埃的变化约63%,”Pu说。 “在大计划中,约有71%的差异被解释了。”

浦说,影响空气中尘埃量的因素可能包括地面风,降水和景观裸露量。将这些类型的数据作为关键变量并入预测模型中。

Pu及其合作者表示,高浓度的空气尘埃会影响个人,运输系统和农业生产。

“小尘粒很容易进入你的呼吸系统,然后可能导致肺部疾病,如哮喘 - 一些研究表明可能与肺癌有某些关联,”Pu说。 “有研究发现沙尘暴与亚利桑那州的山谷热有关,因为真菌可以附着在尘埃颗粒上。当有严重的沙尘暴时,能见度降低,因此可以增加高速公路上的车祸。2013年,有严重的尘埃堪萨斯州西部的暴风雨降低了能见度并导致了当地交通问题。在亚利桑那州,当一场强烈的沙尘暴通常被称为“haboob”时,尘埃墙上升到几公里高,这可能影响机场 - 机场必须由于沙尘暴而关闭。幸运的是,这些风暴正在快速移动并在几小时后消散。“

除了人们的安全之外,Pu的团队在他们的研究中详细说明了尘埃水平如何影响整个环境。

他们写道:“尘埃粒子会吸收和散射太阳和地面辐射,从而影响当地的辐射预算和区域水文气候。” “例如,通过增加大气稳定性,通过加热对流层低层来调节北美季风,以及通过沉积在上面的科罗拉多河上游地区加速融雪和干扰径流,发现粉尘可以放大美国的严重干旱。雪。”

Pu说她希望有一天,一个组织或政府机构可以运行她开发的模型,并提前几个月发布季节性粉尘预测,特别是如果高浓度粉尘的可能性引起关注。

“交通系统和人类健康将从灰尘和空气质量的长期预测能力中受益最多,”她说。 “如果一个研究所试图定期预测可能有助于机场或道路交通或交通管理人员的尘埃变化,我认为这将是很好的。设施可以计划在当地可能有大量灰尘的时候。它甚至可能影响当地农民的计划。“

目前,Pu的目标是继续完善粉尘预测模型,以包括非典型的天气影响和可能导致尘埃模式的人类活动。

“我们希望继续了解在尘埃的季节性变化中尚未探究的其他因素,”她说。 “例如,那些大规模的因素,如厄尔尼诺 - 南方涛动,以及人为因素,人们如何通过农业或建筑项目影响,可能会影响未来的粉尘排放。当然,我们也希望继续与之合作NOAA GFDL的人们给出了尘埃预测。“

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