中德联合揭示中亚黄土形成的驱动机制和气候条件

　　黄土在中亚地区分布广泛，其沉积连续稳定，是中亚干旱区古气候重建的重要载体。但到目前为止，中亚黄土仍然缺乏深入的研究，对黄土形成的驱动机制和气候条件仍认识不足。

图1 粒度EM1组分变化与哈萨克斯坦黄土和靖远粒度以及天山冰进和格陵兰冰心记录的对比

　　最近，中国科学院地球环境研究所一带一路国际环境变化研究中心中亚黄土研究组联合德国马普化学研究所大陆古环境研究组，对中亚东部的伊犁盆地内一处厚约20米的黄土剖面进行了磁学和沉积学指标的分析，充分阐明了黄土粉尘堆积的环境动力机制。研究发现，黄土磁化率增强的成壤作用模式并不能解释该剖面磁化率的变化，磁化率值主要受到外来磁性矿物的影响，因而可能主要受控于风力强度的变化。为了进一步研究黄土粉尘在时间上的搬运模式，研究者使用层级贝叶斯模型对黄土粒度分布进行了端元分离，恢复了中亚东部地区古粉尘的搬运动力。结果显示，该剖面黄土由三个端元组成：EM1 (中值粒径为47.5 µm)、EM2 (33.6 µm)、EM3 (18.9 µm)。不同的端元代表着不同的空气动力环境，EM1与EM2代表着风暴过程中短距离悬浮搬运的近源粗颗粒组分，而EM3代表着非风暴过程中的细颗粒组分，以连续的背景粉尘形式出现。进一步选取了EM1作为敏感的风强指标，将其同黄土高原靖远剖面粒度指标进行对比（图1），同时结合对现代气候和全新世古气候数据的评价和分析，认为西伯利亚高压系统对风动力环境起着主导作用。这对进一步认识黄土指标的古气候意义和中亚粉尘物源示踪等方面具有重要意义。基于伊犁黄土粒度、矿物学记录发现了末次冰期以来的六次北大西洋Heinrich冷事件，基于研究区的高纬度地理优势以及西风南北摆动的特点，重新认识了北大西洋千年尺度事件的传播机制，认为这些千年尺度的气候信号亦可通过高纬度的西伯利亚高压来传递，为北半球高纬与黄土高原气候的遥相关提供了新证据。该项研究成果目前已发表在国际期刊Climate of the Past (Li et al., 2018a)和Journal of Earth Science (Song et al., 2018a)上。