东亚粉尘的来源以及粉尘的组成的变化是理解北半球粉尘大气环流和粉尘气候环境效应的关键,一直以来存在争议。易溶盐是东亚粉尘的重要组成部分,与粉尘源区的湖泊演化,大气的能量平衡和云的形成和以及粉尘沉积区的土壤组成密切相关,是理解粉尘释放-传输-沉积过程中一系列相关气候环境变化的重要载体。通过对中国黄土高原中部灵台剖面和西部九州台两个黄土剖面过去2.5 Ma以来土壤易溶盐离子(Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、SO42-、NO3-)的分析表明(图1),黄土高原地区土壤易溶盐组成主要为硫酸盐和氯盐,其含量自1和0.5 Ma年以来显著增加(图2)。古气候学、现代粉尘观测和沉积学证据表明这些易溶盐的增加主要来自大气粉尘的输入而非沉积后土壤风化和地下水的贡献,指示了从1百万年以来东亚粉尘的盐碱度显著增强。
图1 黄土剖面位置和粉尘源区湖相沉积样品分布图
进一步结合粉尘源区地貌和沉积学证据,本研究发现青藏高原北部柴达木盆地和戈壁沙漠的湖相沉积是大气粉尘中易溶盐的重要来源;粉尘源区的湖泊演化历史与东亚地区易溶盐粉尘在~ 1 Ma和~ 0.5 Ma的增强密切相关(图2)。粉尘源区湖泊的阶段演化主要受全球气候变化的影响,其主要通过影响粉尘源区的干旱化和东亚夏季风演化的活动范围,引起粉尘源区湖泊盐度和水位的变化,最终造成湖盆的暴露,继而成为东亚含盐粉尘的重要来源。
图2 黄土高原过去2.5 Ma土壤易溶盐变化与其它气候环境代用指标对比
该研究成果以“Transformation of lakebed into a major soluble-salt-bearing dust source for Asia since the mid-pleistocene”为题,发表在地学期刊Global and Planetary Change上,实验室王飞副教授和李再军副教授为论文共同通讯作者,2020级硕士孙小云为论文第一作者。该工作由第二次青藏科学考察项目(STEP)(2019QZKK0602)和国家自然科学基金(41807414, 41971098)项目联合资助。
文章链接:https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2023.104282