全球變冷促使360萬年來亞洲中緯度地區氣候急劇變幹

通過鑽取並分析青藏高原北緣西崑侖山前迄今世界最厚完整黃土巖芯（圖1），中科院青藏高原地球科學卓越創新中心、中科院青藏高原所新生代環境團隊方小敏研究員與中科院地球環境研究所安芷生院士等共同主導的研究發現，北半球高緯度冰量增加和全球變冷，可能是驅動亞洲中緯度地區360萬年以來乾旱氣候和西風環流演化的主控因素，並可能通過粉塵輸送對北太平洋和南海生物生產力及與其相關的大氣CO2濃度吸收和全球變冷產生重要影響。

圖1科研人員鑽取的黃土巖芯

9月22日，該成果在線發表於國際著名學術期刊《美國科學院院刊》（PNAS），為深入理解全球氣候變化與中亞乾旱區氣候環境變化和西風氣候演化的關係提供了新視角。

亞洲內陸乾旱區的形成演化過程和驅動機制是當今地學研究的重要科學前沿問題，不僅關係到我國西部和中亞地區的生態環境保護和建設，還可能對全球氣候產生重要影響。塔裡木盆地位於亞洲內陸極端乾旱區中心，據觀測研究，盆地內沙塵天氣頻發，每年產生的粉塵佔亞洲中緯度乾旱區粉塵總量的三分之二。在西風作用下，這些粉塵被搬運到我國中東部、太平洋、美國西部乃至北極地區，可能對中、東亞地區乃至全球產生深刻影響。

在塔裡木盆地南緣、西崑侖山前形成的巨厚黃土堆積在海拔3200～3300米處，形成寬廣平坦的黃土高臺地面，其南面西崑侖山頂就是著名的古裡雅冰帽所在（圖2）。黃土的堆積形成過程與乾旱氣候和西風環流強度變化密切相關，是研究亞洲內陸乾旱化和西風環流氣候歷史的理想材料。

圖2 塔裡木南緣、西崑侖山前黃土堆積高臺地地貌與黃土深鑽

在國家自然科學基金項目、中科院A類先導專項「泛第三極環境變化與綠色絲綢之路建設」和第二次青藏高原綜合科學考察研究專項的支持下，方小敏研究員等與安芷生院士等合作，歷時多年，在西崑侖山前海拔3300米的最高黃土臺地中心成功鑽透黃土地層，獲取671米黃土連續巖芯，為迄今世界最厚的黃土堆積。

據文章作者方小敏介紹，通過系統的古地磁測量結果和天體軌道調諧確定西崑侖山黃土巖芯底界年齡約360萬年。高解析度粒度和粉塵沉積通量分析顯示，360萬年來，亞洲中緯度乾旱區氣候總體呈持續變幹趨勢，經歷了約距今270萬年、110萬年和50萬年三次急劇階段性乾旱化事件。同時，氣候變化周期也由110萬年以前的4萬年為主，逐步轉變為10萬年為主。上述特徵與冰期變化周期，尤其是北半球高緯度冰量記錄的氣候變化一致，表明全球變冷尤其北半球高緯度冰量增加和冰蓋擴展可能是驅動亞洲中緯度地區360萬年以來西風氣候變化和乾旱化的主控因素（圖3）。

圖3 西崑侖山前黃土深鑽巖心古地磁年代（a-c）、>30μm粗顆粒粒度（代表西風強度）（d）和粉塵通量（代表乾旱度）（e）及其與全球深海沉積氧同位素記錄的全球氣候變化在時間領域（f）和10萬年、4.1萬年天體軌道周期領域內的對比（g,h）。（i）為>30μm粗顆粒粒度周期譜360萬年以來的階段性轉型變化。

中科院地球環境研究所石正國研究員的古氣候數值模擬表明，全球變冷是導致西風環流顯著增強，促使亞洲內陸氣候急劇變幹、粉塵釋放增加的驅動力。碳循環周期分析揭示，增加的大氣粉塵可能對北太平洋和南海生物地球化學循環產生重要影響，即促進降低大氣二氧化碳濃度，導致全球氣候的進一步變冷。

該項研究首次揭示了360萬年北半球西風氣候變化的可能歷史，為深入理解亞洲內陸乾旱化與全球氣候變化的相互作用過程和機制提供了新的證據。