中德聯合揭示中亞黃土形成的驅動機制和氣候條件

　　黃土在中亞地區分布廣泛，其沉積連續穩定，是中亞干旱區古氣候重建的重要載體。但到目前為止，中亞黃土仍然缺乏深入的研究，對黃土形成的驅動機制和氣候條件仍認識不足。

圖1 粒度EM1組分變化與哈薩克斯坦黃土和靖遠粒度以及天山冰進和格陵蘭冰心記錄的對比

　　最近，中國科學院地球環境研究所一帶一路國際環境變化研究中心中亞黃土研究組聯合德國馬普化學研究所大陸古環境研究組，對中亞東部的伊犁盆地內一處厚約20米的黃土剖面進行了磁學和沉積學指標的分析，充分闡明了黃土粉塵堆積的環境動力機制。研究發現，黃土磁化率增強的成壤作用模式并不能解釋該剖面磁化率的變化，磁化率值主要受到外來磁性礦物的影響，因而可能主要受控于風力強度的變化。為了進一步研究黃土粉塵在時間上的搬運模式，研究者使用層級貝葉斯模型對黃土粒度分布進行了端元分離，恢復了中亞東部地區古粉塵的搬運動力。結果顯示，該剖面黃土由三個端元組成：EM1 (中值粒徑為47.5 μm)、EM2 (33.6 μm)、EM3 (18.9 μm)。不同的端元代表著不同的空氣動力環境，EM1與EM2代表著風暴過程中短距離懸浮搬運的近源粗顆粒組分，而EM3代表著非風暴過程中的細顆粒組分，以連續的背景粉塵形式出現。進一步選取了EM1作為敏感的風強指標，將其同黃土高原靖遠剖面粒度指標進行對比（圖1），同時結合對現代氣候和全新世古氣候數據的評價和分析，認為西伯利亞高壓系統對風動力環境起著主導作用。這對進一步認識黃土指標的古氣候意義和中亞粉塵物源示蹤等方面具有重要意義。基于伊犁黃土粒度、礦物學記錄發現了末次冰期以來的六次北大西洋Heinrich冷事件，基于研究區的高緯度地理優勢以及西風南北擺動的特點，重新認識了北大西洋千年尺度事件的傳播機制，認為這些千年尺度的氣候信號亦可通過高緯度的西伯利亞高壓來傳遞，為北半球高緯與黃土高原氣候的遙相關提供了新證據。該項研究成果目前已發表在國際期刊Climate of the Past (Li et al., 2018a)和Journal of Earth Science (Song et al., 2018a)上。