中亞黃土沉積速率的變化機理研究取得進展

中亞地區是世界主要的粉塵源區之一，沙塵暴災害頻發，這不僅影響該地區生態環境可持續發展，而且對當地居民的生活和健康產生了巨大的危害。因此對該地區粉塵排放的變化特徵及其對氣候變化的響應機制的研究至關重要。黃土是典型的風成沉積物，是古粉塵堆積的產物，研究黃土的沉積過程與變化規律有利於充分認識當前粉塵釋放、搬運與沉降的作用機制。中亞廣布的黃土不但是重要的高分辨率氣候變化信息載體，同時也記錄了過去粉塵排放與沉降歷史。

近日，中國科學院地球環境研究所一帶一路氣候環境中心中亞黃土研究組研究員宋友桂等通過對我國新疆伊犁地區黃土記錄的末次冰期以來的沉積速率變化研究，揭示了該地區MIS3階段（56-28ka）粉塵通量的變化機理。基於石英光釋光年代與貝葉斯年齡模型，研究組建立了末次冰期以來的粉塵堆積通量。通過與濕度、風力指標進行細致的對比，發現粉塵堆積通量的變化不僅受到風力狀況的影響，而且更重要的是受到黃土源區提供沉積物的能力、沉積區的地表粗糙度（或植被覆蓋度）的驅動。研究組發現相對溫暖的MIS3階段比寒冷的MIS2階段(29-13ka)出現了更高的沉積速率(圖1)，這主要歸因於源區沉積物供給能力。結合東亞黃土高原的黃土沉積通量，通過與西風下風向遠距離沉降區（北太平洋與格陵蘭地區）粉塵濃度對比（圖2），證明亞洲粉塵向下遊的遠距離輸出通量與西伯利亞高壓、大氣環流的搬運效率密切相關。進而提出北半球冰量與高緯度夏季太陽異塵餘生可通過影響西伯利亞高壓的強度分別在冷期和暖期控制著剖面地區的風力狀況的觀點。

該研究於最近發表在Journal of Geophysical Research: Atmospheres雜誌上，其不僅彌補了中亞地區粉塵記錄的空白，而且為利用中亞黃土來進行古氣候研究提供了新的思路。該成果由地球環境所主導，華南師范大學、中科院西北生態環境資源研究院和浙江師范大學參與共同完成，得到中科院先導專項B項目（XDB26000000）和國家重點研發項目（2016YFA0601902）以及國家自然科學基金（41572162）的聯合資助。

圖1 尼勒克黃土的沉積通量、砂粒級含量、有機質含量與附近的湖湘沉積物穩定碳同位素比值、北緯65度夏季太陽異塵餘生以及格陵蘭冰芯氧同位素比值的對比。

圖2 尼勒克黃土沉積通量與黃土高原靖遠黃土通量、北太平洋與格陵蘭冰芯粉塵濃度的對比。

來源：中國科學院地球環境研究所