青藏高原沙尘通量的观测模拟及对全球和区域气候的影响

研究证明青藏高原不但在地质历史时期，而且在现代仍是一个非常重要的沙尘源区。因其高度效应，其上的沙尘极易传输到对流层而具有"阳伞、凝结核、铁肥料以及空中加热泵"四大效应,从而可以对区域和全球气候变化产生重大影响。因此,最关键、最核心的内容- - 实际的高原沙尘发射通量的研究不但是前一个自然基金的自然延伸,也是能否在这一领域获得重大科学突破的关键所在。原先在高原6个站点的沙尘气溶胶观测因缺少西部和中部两个最重要的沙源区，估算高原的沙尘发射通量严重偏低。本项目通过青藏高原典型区域的9个站点的TSP实际观测资料，结合高原冰芯中的沙尘通量，在高原沙源分布、冰雪分布的基础上，改进GRAPES的沙尘暴模式的landuse和高原沙尘垂直分布特征，进而定量计算出符合实际的高原沙尘发射通量。确定高原沙尘的理化性质与组成，模拟计算出高原沙尘远程传输中的铁通量。在此基础上，探讨青藏高原沙尘对区域气候和全球气候的影响。

沙尘气溶胶已经成为了与CO2 增温相对应的重要的地球制冷剂之一,它以地球化学过程的方式将陆地、海洋和大气有机地结合起来,已经逐渐演变为全球物质循环及气候变化中的关键环节。然而在目前全球沙尘模拟中，普遍存在模拟的沙尘通量远低于观测值的问题。这暗示除了原有的沙尘源区外，可能存在着能够影响全球沙尘分布的源区存在，青藏高原可能就是一个高效的沙尘源区。本项目通过青藏高原典型区域的典型站点的TSP 实际观测资料，结合高原冰芯中的沙尘通量，在高原沙源分布、冰雪分布的基础上，改进了GRAPES 的沙尘暴模式的landuse 和高原沙尘垂直分布特征，进而定量计算出符合实际的高原沙尘发射通量最近的十年平均为35~100百万吨。通过青藏高原沙尘的常量元素、微量元素和稀土元素分析，确定了高原沙尘的理化性质与组成，进而分析出近60~87%高原的沙尘来自自身，同时模拟计算出高原沙尘远程传输中的铁通量，在此基础上，探讨青藏高原沙尘对区域气候和全球气候的影响。在研究中，发现青藏高原尘卷风非常频繁，是高原沙尘暴起沙量的2~3倍。这样高原的起沙量（沙尘暴+尘卷风）即可达90-300百万吨，这些研究成果将有助于我们对以下三个重大科学问题的重新或深入认识。1）从崭新的角度来诠释青藏高原对全球温度的影响；2）青藏高原上的沙尘气溶胶对高原自身及周边地区的降水产生重要的影响。3）高原沙尘的“热力泵”效应，其上的沙尘气溶胶能够对季风的强弱产生重大影响。