地球环境研究所揭示西伯利亚高压对中亚伊犁盆地粉尘通量的主导控制作用

风成黄土是重建过去粉尘活动及其与气候相互作用的良好载体。研究表明，中亚黄土能够很好地记录更新世以来多尺度（构造、轨道、亚轨道等）气候变化，但对于中亚黄土粉尘堆积过程及其动力机制认识相对不足，尤其基于实测年代标尺的短尺度重建比较有限。以伊犁盆地为例，基于黄土释光年代对过去约30 ka以来粉尘堆积变化的重建在有限的不同地点差异较大，这直接影响了对粉尘堆积动力机制的理解。因此，考虑到基于单点重建的粉尘堆积影响因素的复杂性及其在反映与气候系统之间相互作用方面的局限性，有必要从盆地尺度上系统认识伊犁盆地粉尘堆积通量变化，这对揭示其与大尺度气候环流之间的关系十分关键。

　　最近，中国科学院地球环境研究所科研人员基于中亚伊犁盆地10个黄土剖面的高质量释光年代标尺，集成重建了过去30 ka以来粉尘堆积通量在盆地尺度上和亚轨道（这里指多千年）尺度上的变化历史。结果表明：MIS2时期粉尘堆积通量平均约为全新世的3倍（图1）；亚轨道尺度上，粉尘堆积通量在末次冰盛期（LGM，~26-19 ka）最高且相对稳定，在末次冰消期（LDG，~19-11.5 ka）快速降低，进入全新世持续缓慢降低直至约6 ka，之后直至晚全新世（~6-0.5 ka）又呈显著增加趋势（图1）。粉尘堆积通量集成与单点重建结果的对比表明：大多单点重建在趋势和幅度上不能有效重复集成结果，这可能与单点重建受到沉积地貌、粉尘源区、粉尘捕获能力、年代不确定性等因素有关。因此单点重建可能在局部是有效的，相反，集成重建很可能减少了上述单点重建控制因素的影响，可用于指示盆地尺度上的变化，且能够反映大尺度气候环流。本研究的集成方法对于中亚其它区域地质历史时期粉尘堆积重建也可能具有参考价值。

　　综合考虑伊犁盆地黄土粉尘源区条件、搬运动力及盆地气候变化历史等因素，我们认为，受西伯利亚高压控制的低空风力可能对于上述粉尘堆积通量在盆地尺度上和亚轨道尺度上的变化起主导作用。西伯利亚高压变化与集成重建的粉尘通量变化具有很好的耦合关系，强盛的高压对应较高的粉尘通量，反之亦然（图2）。当然，伊犁盆地湿度变化所导致的粉尘源区状况可能也对粉尘堆积通量有部分程度贡献，尤其在6 ka之前（图2）。本研究结果暗示，在中亚干旱区，无论冰期或者间冰期气候条件下，由于粉尘源区均相对丰富，搬运动力（如西伯利亚高压控制的大气环流）可能控制了大空间尺度上的粉尘通量。

　　在过去约50年的全球变暖背景下，器测记录指示了西伯利亚高压的整体减弱趋势，而伊犁盆地和北疆的粉尘活动亦呈整体减弱趋势（图3），这表明二者的可能耦合关系。如果在过去30 ka亚轨道尺度上和过去50年长趋势上所揭示的西伯利亚高压和粉尘活动的关系仍然适用于未来全球变暖情景下，意味着受西伯利亚高压影响的中亚干旱区的粉尘活动可能在未来会进一步减弱。当然，湿度变化、人类活动等影响因子的综合考虑会对准确预测有重要帮助。

　　该研究得到第二次青藏科考、中科院先导专项和中科院青促会等项目的支持。相关成果发表在国际地学期刊《Paleoceanography and Paleoclimatology》上，康树刚研究员为第一和通讯作者。原文详见：Kang, S.G.*, Wang, X.L., Wang, N., Song, Y.G., Liu, W.G., Wang, D., Peng, J., 2022. Siberian High modulated suborbital-scale dust accumulation changes over the past 30 ka in the eastern Yili Basin, Central Asia. Paleoceanography and Paleoclimatology 37, e2021PA004360. https://doi.org/10.1029/2021PA004360

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图1 伊犁盆地黄土单点与集成重建的过去约30 ka粉尘堆积通量变化

图2 集成重建的过去30 ka伊犁盆地粉尘堆积通量变化与相关古气候记录的对比

图3 过去约50年西伯利亚高压与伊犁盆地-北疆粉尘活动变化及未来百年西伯利亚高压变化预测