2025年1月3日，国际著名地学期刊Earth-Science Reviews期刊发表了陈发虎团队关于青藏高原南部晚第四纪风成沉积景观演化的研究成果，论文题为“Spatiotemporal evolution of aeolian sedimentary landscapes on the southern Tibetan Plateau during the late Quaternary: A review and recent advances”（青藏高原南部晚第四纪风成沉积景观的时空演化：综述及最新进展）。该研究是兰州大学和中国科学院青藏高原研究所古生态与人类适应团队联合国内外研究力量共同完成，杨军怀博士后为论文第一作者，古生态与人类适应团队陈发虎院士、“百人计划”入选者陈圣乾副研究员为通讯作者。研究成果受到国家自然科学基金委基础科学中心和科技部第二次青藏高原综合科学考察研究项目资助。
青藏高原，被誉为“地球第三极”，在热力和动力条件的共同作用下，高原及其毗邻区域的粉尘物质得以向对流层顶部传输，随后在高空西风的影响下，在全球范围内进行远距离传播。因此，青藏高原被视为全球粉尘气溶胶传输的“转运站”，对北半球陆地与海洋生态环境产生深远影响。位于青藏高原南部的雅鲁藏布江（雅江）流域，由于丰富的物质来源、优越的沉积条件以及强劲的风动力效应，成为了青藏高原风尘堆积保存最为完整的区域之一。尽管自20世纪90年代以来，前人在雅江风成沉积物研究领域已取得了诸多重要进展，但与低海拔地区的欧亚黄土相比，我们对这些高海拔沉积物分布特征、形成年代、物质来源、气候变化及其驱动机制方面的认识仍显不足。鉴于此，我们在前期野外考察工作的基础上，综合团队最新研究数据和已发表成果，系统梳理了风成沉积物的相关研究进展，提出了青藏高原南部雅江流域风成沉积景观及其对气候变化响应机制的理论框架和概念模型。
风成沉积的空间分布：基于详细的野外调查与遥感数据分析，我们绘制了雅江流域风成沉积物的空间分布图，包括1幅宏观概览的小比例尺空间分布图（1:6,000,000）以及6幅揭示黄土与沙丘详细分布的大比例尺区域图（图1）。利用沙丘独特的、易于识别的边界特征，结合遥感影像技术进行了精确的统计，确定其总面积约为914 km2。相比之下，黄土的分布则因植被覆盖等因素而显得界限模糊。为此，我们基于过去6年详细的野外考察，绘制了雅江黄土的分布状况，发现其面积至少约为192 km2，主要集中在谢通门、日喀则、山南和林芝附近（图1）。
图1 青藏高原南部雅江流域风成沉积物的空间分布（剖面信息见原文）
年代范围：已有的古地磁和电子自旋共振年代结果表明，雅江地区最早的风成沉积物形成于中更新世（330–800 ka），主要保存于高阶地。通过整合分析流域220个光释光和碳十四年代数据，发现雅江风成沉积主要形成于末次间冰期以来，其中66.4%的风成沉积物堆积于全新世（图2A-D）。为了深入探究影响风成沉积物形成与发育的关键因素，我们将不同风成沉积物类型（风成砂、砂黄土、黄土和古土壤）的概率密度曲线与冰量、温度、降水、植被覆盖以及古湖等记录进行了详细对比，修正了以往关于粉尘堆积控制机制的假说（如冰川侵蚀作用、植被拦截效应、古湖泊占据），提出温度和湿度的同步变化是影响风成沉积物形成与发育的主导因素，即气候暖湿程度的增加导致流域风成砂、砂黄土、黄土以及古土壤依次形成（图2）。
图2 雅江风成沉积物年代概率分布曲线与不同地质记录的对比
物质来源：典型风成沉积与潜在源区沉积物的地球化学、粒度和锆石数据的对比表明，雅江风成沉积物属近源成因，与附近松散沉积物（河流沉积物、沙丘沉积物、冲洪积物和坡积物）密切相关，且随时间变化（至少在全新世期间）相对稳定。此外，我们通过对流域内48个不同类型的沉积物进行复合指纹因子分析，首次定量评估了不同区域、不同类型沉积物对风成沉积物的贡献。结果表明，风成沉积物主要来自其所在位置上游区域的混合沉积物，其中沙丘沉积物的贡献最为突出，占比可达58.7%（图3）。
图3 （A）雅江流域的近地表风及水文环境。（B）潜在源区对风成沉积物的贡献。（C）不同类型沉积物对风成沉积物的贡献。
水文气候与粉尘演化的驱动因素：我们探讨了中-晚更新世及全新世期间的水文气候变化及粉尘演化的可能驱动机制，认为冷季与暖季太阳辐射是轨道尺度和亚轨道尺度上湿度演化和粉尘活动的主要外部驱动力。（1）这些季节性的太阳辐射变化影响了冬季中纬度西风和印度夏季风的强度，进而调控了高原南部的湿度演化格局，导致雅江中上游地区呈西风-季风相互作用模式，而下游地区则为单一的季风模式（图4A-L）。（2）冷季太阳辐射、冰量变化、西风位置以及北大西洋气候涛动影响了近地表风速的变化，为调节高原南部粉尘活动提供了重要的动力来源。同时，暖季太阳辐射驱动的印度夏季风降水显著影响了雅江夏季水量，进而对流域内冬季地表沉积物的暴露程度与供应状况产生了重要影响（图4M-U；图5）。在百年尺度粉尘活动方面，我们将雅江流域具有可靠测年数据的高分辨率风成沉积剖面（ZD20）与纳木错湖岸线所记录的高水位变化以及北大西洋冰筏冷事件进行了对比分析，发现在Bond冷事件发生期间，粉尘活动显著增强，而湖泊水位则相应下降（图5）；反之，在气候较暖的时期，粉尘活动减弱，湖泊水位上升。因此，青藏高原南部地表景观的变化在响应地球外部驱动的同时，还叠加了北半球高纬度地区的气候信号。
图4 （A-L）中纬度西风、印度夏季风及二者相互作用区域的全新世湿度演化模式。（M-U）全新世粉尘活动演化及其驱动机制
图5 青藏高原南部风成沉积物、湖泊沉积物、湖岸线和北大西洋深海沉积物记录的千年尺度气候波动对比
基于上述认识，我们构建了一幅综合性的概念模式图，整合了所有关键要素，深入揭示了青藏高原南部风成沉积景观及其对区域乃至全球气候变化的响应与影响机制（图6）。对流域内部而言，雅江地表风成沉积主要接受各类近源沉积物的贡献，根据贡献程度大小，依次为沙丘沉积物、冲洪积物、河流沉积物、坡积物和河漫滩沉积物。在河流和风动力的共同影响下，来自上游方向的各类潜在源区沉积物为下游方向的风成沉积物提供了重要的物质来源，距离沉积区越远，对风成沉积物的贡献越小。总体上，雅江上游为侵蚀环境，下游为沉积环境，因此上游风成沉积整体较为年轻，而下游地区则保存较老的沉积物（图6A）。对流域外部而言，雅江风成沉积在接受冬季中纬度西风携带的少量细颗粒物质供应的同时，由于研究区海拔较高，粉尘物质极易进入西风急流区，影响下风向海洋和陆地生态环境。冬季中纬度西风和印度夏季风控制了流域湿度演化格局，而冷季太阳辐射控制的高原高压、中纬度西风的位置变化以及北半球高纬地区的气候涛动，共同影响了高原南部近地表风速的变化，调节了区域粉尘活动的演化（图6B）。
图6 青藏高原南部风成沉积景观及其对区域和全球气候变化的响应和影响
最后，我们提出了未来研究的几点展望：（1）挖掘高原东南部潜在的较老风成记录，整合多种测年手段和指标方法，加强中-晚更新世气候变化研究。（2）深入探索风成沉积在古温度重建方面的潜力，特别是温度的季节性变化。（3）定性和定量地探讨研究区粉尘物质与海洋和陆地生态系统之间的联系，拓展高海拔粉尘的全球意义及影响。
论文链接：Yang, J., Chen, S., Ling, Z., Zhang, C., Wang, L., Wang, H., Wang, S., Gao, F., Lizaga, I., Wang, F., Yang, S., Chen, F., 2025. Spatiotemporal evolution of aeolian sedimentary landscapes on the southern Tibetan Plateau during the late Quaternary: A review and recent advances. Earth-Science Reviews, 261, 105035.
https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2024.105035.
