粉尘排放对全球环境和区域人类活动都可能造成巨大的影响,因而了解粉尘源区风沙活动发生历史及其机制是广受关注的重要科学问题。晚全新世期间,亚洲内陆风沙活动强度普遍增强,但其机制存在多种解释,如冬季风增强说、气候干旱说、以及人类活动影响增强说等。
蒙古位于亚洲内陆干旱区东部,受西风带和西伯利亚高压的影响,其沙漠和戈壁地区是全球风沙活动最强烈的地区之一,干燥松散的沉积物广泛分布在沙漠戈壁中,为风沙活动提供了丰富的物质来源。然而,蒙古西部地区风沙活动研究仅来自地貌学的证据,长期以来连续的风沙活动历史及其机制尚未得到充分探讨。
2019年4月,兰州大学资源环境学院黄小忠教授带领博士研究生张军和向丽雄前往蒙古国,与科布多大学Otgonbayar Demberel教授团队合作,在蒙古西部Tolbo湖开展了岩芯钻探工作。样品运送至兰州大学西部环境教育部重点实验室,随即开展了相关的测试分析工作。本文共对325个样品进行了粒度分析,时间跨度约14 ka,平均分辨率为40年。利用粒级–标准偏差方法,提取钻孔沉积物中对环境变化敏感的粒度组分。经过对岩芯位置以及周围环境条件的仔细分析,推测组分2(15.89–158.87 μm)和砂组分(>63μm)可作为风沙活动的代用指标。基于此,重建了研究区约14 ka以来风沙活动历史(图1),结果表明早中全新世风沙活动弱,晚全新世风沙活动增强。结合古气候记录、风沙活动记录和人类活动证据,认为除了西风急流的南移和人类活动的增强外,还指出晚全新世期间春季太阳辐射增强使得干旱区沙漠戈壁区域相对于阿尔泰山山区的春季增温速度差增大,进而使得二者之间的气压差显著增大,形成更大的地表风速,进而使得源区风沙活动增强、下风向地区黄土的堆积速率显著增加。该研究为蒙古国西部粉尘源区提供了长时间的风沙活动记录,为理解晚全新世亚洲干旱区风沙活动增强现象提供了新的解释,也有助于理解地球系统中大气粉尘释放和输送过程。
该成果以“Increasing spring insolation in the late Holocene intensified aeolian activity in dryland Asia”为题近期发表在国际知名地学期刊Geophysical Research Letters上。萃英博士后张军博士为研究论文的第一作者,黄小忠教授为通讯作者,华南师范大学地理科学学院强明瑞教授、科布多大学Otgonbayar Demberel教授、中国科学院地质与地球物理研究所肖举乐教授和课题组多位研究生参与了部分工作。该成果受国家重点研发计划(项目编号:2017YFA0603402)资助。
全文链接:https://doi.org/10.1029/2022GL101777
图1 Tolbo湖泊沉积物记录的风沙活动与区域古气候记录对比, 及晚全新世风沙活动增强机制示意图