过去两万年特征气候时期毛乌素沙地粉尘排放的定量评估

Dust cycle plays an important role in climate changes and biogeochemical processes. But because the knowledge about environmental conditions of dust sources and related dust fluxes during the geological periods is limited, uncertainties about evaluation on climate effects of the dust still exist. This project plans to establish quantitative relationship between dust emissions and different surface conditions in the Mu Us dune field by field measurements utilizing the Portable In-Situ Wind ERosion Laboratory. Paleoenvironmental conditions of the Mu Us dune field and their distributions during typical periods of the past 20,000 years would also be reconstructed by stratigraphic and sedimentary analysis. On this basis, potential dust emissions in the Mu Us dune field during the Last Glacial Maximum, the Holocene megathermal period, late Holocene and at present would be calculated and compared with other records or model results. This study is not only new effort to reconstruct dust emissions during geological periods by forward investigation, but also helpful for quantitative estimation on dust emission differences at glacial/interglacial time scale, and for constraint on paleoclimate simulations.

粉尘循环影响气候变化和生物地球化学过程，但是由于对地质历史时期粉尘源区地表状况及其粉尘通量的认识有限，使粉尘气候环境效应的评估存在不确定性。本项目拟以毛乌素沙地这一典型的亚洲粉尘源区为例，通过便携式粉尘观测仪实地测量，建立不同地表状况与粉尘释放通量的定量关系；通过地层对比和沉积分析，重建过去两万年特征气候时期不同地表状况的特征及分布范围；在此基础上，定量估算毛乌素沙地在末次盛冰期、全新世大暖期、晚全新世以及现今的潜在粉尘排放量，并与其它记录或模拟结果进行对比。本研究不仅是对地质历史时期粉尘排放正向评估的一个新尝试，而且对于定量研究粉尘源区在冰期/间冰期尺度的排放量差异、约束古气候模拟结果等也有重要意义。

重建过去特征气候时期粉尘源区的地表状况及粉尘排放过程，有助于理解粉尘循环的气候环境效应。本项目围绕过去两万年毛乌素沙地的古环境重建和粉尘排放开展，开展了4次野外考察和观测工作，累计野外工作天数超过60天，新增不同地貌单元粉尘排放观测数据200余条，采集沉积物样品500余个，新增年代学数据30个和环境指标数据500余个，完成毛乌素沙地现代地表状况调查和变化趋势分析，建成毛乌素沙地环境变化集成数据库。本项目在毛乌素沙地过去风沙活动变化及分布格局的精细重建、现代风沙环境变化和地表粉尘排放的定量观测、过去特征气候时期粉尘排放-堆积过程研究等方面取得了一些进展。主要研究结果包括：获得了过去两万年以来毛乌素沙地高分辨率的风沙活动重建记录，阐明了沙丘沉积的古环境意义，建立了不同地表状况粉尘释放通量的定量关系，揭示了毛乌素沙地近期风沙活动变化趋势，初步查明了过去特征气候时期及现今毛乌素沙地不同地貌和环境单元的粉尘排放-传输过程，以及沙地边缘及毗邻黄土高原地区的粉尘堆积过程。研究结果对于理解沙漠沙地环境变化机制、粉尘循环过程以及古气候模拟等有积极意义。本项目共发表SCI论文3篇（包括1篇一区期刊Geology论文、1篇一区期刊Land Degradation & Development封面论文），其中2篇为第一标注，1篇为第二标注；撰写相关科普文章2篇。项目负责人获得教育部自然科学奖一等奖和江苏省青年地理科技奖。