末次冰期以来亚洲季风区大气降尘来源及动态研究取得新进展

大气中的沙尘不仅影响着大气的物质组成，而且还是陆地和海洋生态系统的重要营养物质来源，并且影响着区域或全球的太阳辐射平衡，对地球系统的气候变化过程及动力有重要的调节作用。对地质历史时期，尤其是人类活动渐为频繁的末次冰期以来的大气降尘通量及其来源进行研究，将能为准确理解长时间尺度的大气环流模式以及陆地生态系统对气候变化的响应提供支撑。我国的西北干旱-半干旱区分布有大面积的戈壁沙漠，这些戈壁沙漠以及邻近的黄土高原是东亚地区重要的沙尘来源。由于该地区受西风急流、印度洋夏季风和东亚夏季风的交互影响，因此加强该区域历史时期风尘传输动态的研究及机理的解析对于认识东亚气候变化模式具有重要意义。但由于缺乏理想的、连续的高分辨率的载体材料，目前的相关研究仍然较少。  

中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室、中国科学院第四纪科学与全球变化卓越创新中心洪冰研究员课题组联合国内外学者，利用越西泥炭高分辨率的主量元素、微量元素及稀土元素含量分析，对末次冰期以来横断山脉地区的降尘来源及其动态通量进行了深入研究。稀土元素配比的端元分析显示，越西泥炭的降尘主要来源于中国西北地区的沙漠、黄土高原以及邻近的青藏高原（图1），其贡献比例分别为45%、22% 和33%，而位于印度的塔尔沙漠对横断山地区的降尘没有明显贡献。   

图1. 越西泥炭和周边可能风尘来源区的稀土元素的组成端元及稀土元素的配比模式对比  

研究基于总稀土元素含量及Zr元素的含量，重建了末次冰期以来越西泥炭的总降尘通量和自然降尘通量。结果表明，降尘通量在老仙女木（Old Dryas）、新仙女木（Younger Dryas）和4.2千年等冷事件期间均表现为急剧的上升，说明中国西南地区的骤然变冷与北半球高纬度地区之间存在遥相关关系；与在冷事件期间相反，降尘通量在全新世气候适宜期及B？lling-Aller？d等温暖时期则处在较低水平且变化较为平稳（图2）。其中，4.2千年事件期间的降尘通量波动最为剧烈，且与位于非洲的乞力马扎罗和位于秘鲁北部的Huascarán冰心记录到的大规模降尘事件相吻合，表明中低纬度地区在这一时间段发生了大规模的干旱事件，这可能是导致这一区域的古老文明如阿卡德帝国（Akkadian Empire）覆灭的重要原因。  

图2. 越西泥炭的降尘通量与各气候指标和其他地区降尘记录的对比  

该研究得到中国科学院战略性先导专项（B类）“亚太多尺度气候环境变化动力学”（专项编号：XDB40000000）、国家自然科学基金项目（441971113、41907288和 41673119）以及中国科学院“西部之光”项目的资助。相关成果已发表在国际著名的第四纪科学学术期刊《Quaternary Science Reviews》上。  

论文信息：Haijun Peng, Kunshan Bao^*, Lingui Yuan, Masao Uchida, Cheng Cai, Yongxuan Zhu, Bing Hong^*, Qian Guo, Hanwei Ding, Hu Yao, Yetang Hong. Abrupt climate variability since the last deglaciation based on a high-resolution peat dust deposition record from southwest China. Quaternary Science Reviews, 2020, 252: 106749. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0277379120307113)  

（洪冰课题组/供稿）