亚洲粉尘的源区分布、释放、输送、沉降与黄土堆积

根据亚洲粉尘关键区域（中国沙漠、黄土高原、青藏高原和中国历史降尘区）大气气溶胶中１５～２８种元素的浓度一粒度分布、沉降速率和通量分析，以及元素示踪系统的进一步解析，发现中国北方沙漠存在两个粉尘地一气交换较活跃区域，即中国西部沙漠和北部沙漠高粉尘区，且证明这两个区域及其邻区是亚洲粉尘和黄土高原黄土主要源区的中心区域；通过对５个亚太区域粉尘沉降量的模式估算，得出亚洲粉尘释放总量每年约为８００Ｔｇ，约相当于全球沙漠排放总量的一半；粉尘与黄土的对比表明，亚洲粉尘区域尺度输送受季风环流控制，但间冰期时并不取决于尘暴过程，而全球尺度输送主要由高空西风完成，无论冰期、间冰期均受尘暴过程控制；粉尘通量的结果表明干沉降是粉尘在黄土区沉降的主要过程，巨晚第四纪粉尘沉积的再改造份额不超过其沉积总量的１０％；元素示踪系统应用于风成黄土，发现在间冰期北部沙漠源区输出的粉尘量增加，而在冰期西部源区输出的粉尘量增加。这种晚第四纪亚洲粉尘“源区摆动”的快速变化其实是全球千年尺度气候变化的一环，并可视为过去北半球大气环流长期变化的代用序列。

最近25万年亚洲粉尘与北太平洋古生产力和大气CO_2变化的联系

在黄土高原灵台剖面采集了近700个黄土、古土壤样品,采用铝通量法重建了粉尘及其携带的主要营养元素Fe,Si和P的通量变化历史.结果表明,过去25万年粉尘及3种元素通量在冰期～间冰期尺度上具有明显的波动,其高值均出现在OIS(氧同位素)2,4,6的冰期阶段,低值出现在OIS5和7间的冰期阶段.已有研究表明,风成粉尘沉降到开阔海域时可以刺激海洋浮游生物"生物泵"的运行而促进浮游生物的初级生产力,进而吸收大气中的CO2进入海洋并固定起来.过去两个冰期旋回亚洲粉尘及其营养元素通量与北太平洋古生产力和全球大气CO2变化的高度一致性,表明了源自亚洲的粉尘可能通过生物地球化学循环促进北太平洋海洋生产力的增加而降低全球大气CO2.基于末次盛冰期(LGM)南北半球粉尘和大气CO2变化的对比,初步估算亚洲粉尘对全球大气CO2变化的贡献为4×10-6～9×10-6,占到了全球因粉尘增加而引起CO2降低(3×10-5)的1/4.

亚洲粉尘释放的研究进展

我国北方沙漠、黄土高原、青藏高原是亚州粉尘释放的关键区域。进一步的元素示踪研究表明,我国西部和北部沙漠是亚洲粉尘和黄土高原黄土的主要源区;太平洋地区和格陵兰地区粉尘的源区为东亚地区。近地面风和高空西风带是亚洲粉尘传输的主要途径。北太平洋粉尘沉积和格陵兰冰芯粉尘记录对比表明,亚洲粉尘的产生、搬运和沉积在这些记录中既表现出一致性,也存在某些差异,显示了搬运过程、沉积过程以及区域性因素对粉尘记录的影响。

中国的人为沙漠化因素对亚洲沙尘暴的贡献

以数值模拟与大规模网络观测的对比结果为基础，通过对“去除”已经沙化土地获得的近地面层粉尘浓度的进一步分析，结合已获得的亚洲沙尘暴各源区粉尘释放量结果，提出我国的人为沙漠化因素对亚洲沙尘暴的贡献约为6％的观点。

西风带研究的重要意义

西风带作为北大西洋气候区和东亚季风气候区之间的联系纽带,对东亚季风气候和西风带气候具有重要影响,西风带在一定意义上控制着东亚季风的北界。西风环流与青藏高原相互作用,对亚洲季风区气候乃至全球气候都有极其深刻的影响。西风环流在冰期 间冰期旋回中的位置、强度的剧烈变化对东亚季风气候和全球气候影响显著,对季风降水、西风带降水时空分布及亚洲粉尘活动和黄土形成、堆积等都有非常重要的意义。

青藏高原砂质表土样品稀土元素特征的初步探讨

青藏高原上的高山作用(包括冰川研磨作用、山体剥蚀作用、山前冲洪积作用等)形成大量松散砂质物质就近分布于青藏高原及周边地区,这成为亚洲粉尘的源区之一.通过对青藏高原部分典型砂质表土样品的稀土元素特征的初步分析.结果表明:青藏高原砂质表土稀土元素特征主要受原岩性质的控制,同时在不同程度上受到风化作用的影响;其稀土含量变化较大,温暖湿润的藏南地区稀土含量较高,气候寒冷干燥地区则相对偏低;稀土元素的球粒陨石标准化分布模式与现代上地壳和中国黄土的稀土元素分布模式相似,均表现为轻稀土富集,Eu相对亏损的模式.

晚第四纪以来中纬度北太平洋古生产力记录

综合论述了晚第四纪以来北太平洋中纬度地区海洋古生产力变化特征及其影响因素。晚第四纪以来,北太平洋中纬度地区海洋古生产力变化表现出明显的冰期 间冰期尺度波动特征,冰期条件下海洋古生产力增加,而间冰期条件下古生产力较低。在综合考虑影响北太平洋古生产力变化的各种因素后,初步认为:冰期气候条件下,亚洲粉尘携带的浮游生物生长所必需养分的增加促进了浮游生物的生长,可能是导致本区冰期时古生产力增加的主要原因。

北半球大冰期(约2.73 Ma)前后北太平洋风尘沉积突变

距今约2.73 Ma,北半球高纬地区冰盖急剧发展,北半球大冰期来临,成为最引人注目的事件。北半球大冰期成因已有诸多解释,其中之一是大陆干旱化加剧,输入到大洋的粉尘增多引起海洋铁肥效应增强和生物量增多,吸收了更多大气CO2,使得地球变冷和冰盖增加。作为全球第二大粉尘释放中心,亚洲内陆干旱区释放的粉尘是北太平洋沉积物中主要陆源组分之一。开展北半球大冰期前后西北太平洋沉积物记录的亚洲粉尘研究,有助于深入认识风尘铁肥效应对北半球大冰期形成的可能贡献。文章依据大洋钻探计划(Ocean Drilling Program,简称ODP)198航次西北太平洋1208钻孔(共钻取沉积物392.3 m;本研究深度121.3 m至130.1 m,时间段为2.62 Ma至2.85 Ma)北半球大冰期前后的高分辨率(约2500年)样品,提取了沉积物中的"风尘组分",计算了风尘通量,研究了风尘通量变化和海洋生产力之间的关联。研究结果显示,约2.73 Ma以来,1208钻孔风尘通量快速增加,已发表的该孔的海洋生产力也表现出快速增加,海水表面温度也快速降低,说明粉尘对海洋的铁肥效应可能是触发北半球大冰期形成的重要因素。文章还测试了"风尘组分"的Nd和Sr同位素,研究了粉尘物源变动。结果显示,塔克拉玛干沙漠是北半球大冰期前后1208钻孔粉尘的主要物源,其中2.73 Ma至2.85 Ma期间Nd和Sr同位素波动较大,推测与火山灰含量较多和戈壁粉尘沉积有关,位置偏北的西风可能是部分戈壁粉尘长距离运输至北太平洋的主要营力。2.73 Ma以来,北极冰盖大量发育,西风位置南移,主要运输塔克拉玛干沙漠粉尘至北太平洋,使得Nd和Sr同位素波动较小,但其中2.72 Ma至2.70 Ma期间出现的Nd同位素偏正、Sr同位素变小很可能是火山灰的突然大量沉积造成的。

Geochemical studies on the source region of Asian dust

The North China and the neighbouring Mongolia in Asian Interior is characterized by extremely dry climate, resulted in one of the world＇s major dust emission centres. Deciphering the source region of Asian dust is critical for revealing the mechanism of the dust production, interpreting the paleo-environrnental records of eolian deposits, predicting the overall environmental effects of dust, and setting the strategies for the control of contemporary dust storms. This paper summarizes the geochemical methods applied to the source tracing of Asian dust. Nd-Sr isotopes were the most extensively studied source tracer of Asian dust and have been successfully applied in many cases. Geochemistry of detrital monomineral shows great theoretical advantages in source tracing and deserves further studies. The short-range transportation of Chinese loess with direction similar to that of the prevailing near surface wind is revealed. Source tracing also shows that the Asian dust has two ultimate material sources from the northern margin of the Tibetan Plateau and the Central Asian Orogen, which confirms the importance of mountain processes in the production of silt eolian particles. Based on the recent progresses on the source tracing of Asian dust, discussions are expanded on the natural background of Asian dust storms and potential anthropogenic influence, the materials evolution of the source regions of Asian dust and its relationships with climate changes and Tibetan uplift, and the role of Tibetan uplift in the Asian dust system.