沙塵活動(dòng)是自然界的常見現(xiàn)象，沙（粉）塵堆積成為氣候與環(huán)境變化的?“天然檔案”。中亞地處歐亞大陸腹地，作為亞洲干旱核心區(qū)，其沙塵活動(dòng)對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)平衡和全球大氣環(huán)境演變產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。盡管前人已借助黃土、湖相等沉積開展了中亞尤其新疆古沙塵活動(dòng)的研究，但多局限于短尺度單個(gè)剖面或小范圍，缺乏長(zhǎng)時(shí)間尺度、大范圍和系統(tǒng)性的綜合分析，難以全面揭示中亞沙塵活動(dòng)的變化歷史與規(guī)律，其區(qū)域差異性和控制因素仍不清楚，亟待更深入的研究。

最近中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃土與氣候變化研究團(tuán)隊(duì)中亞黃土組系統(tǒng)收集了中亞地區(qū)42個(gè)黃土剖面的光釋光和1?C年代學(xué)數(shù)據(jù)（圖1），計(jì)算了不同子區(qū)域各黃土剖面的沙塵沉積速率（圖2），并整合了12個(gè)黃土剖面的平均粒徑數(shù)據(jù)。運(yùn)用Z-Score方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，成功重建了過(guò)去8萬(wàn)年以來(lái)中亞地區(qū)沙塵活動(dòng)的變化歷史，為理解中亞地區(qū)的古沙塵活動(dòng)和氣候變化提供了關(guān)鍵證據(jù)。集成后的中亞沙塵沉積速率和平均粒徑之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，即當(dāng)粒度變粗時(shí)沉積速率增加，這充分說(shuō)明重建中亞沙塵沉積速率和平均粒徑能夠有效反映中亞地區(qū)沙塵活動(dòng)的變化特征。

研究結(jié)果表明，中亞北區(qū)、東區(qū)和西區(qū)三個(gè)子區(qū)域的沙塵沉積速率變化總體呈現(xiàn)了一致性，又有細(xì)微的差異（圖32）。從深海氧同位素(MIS)5至MIS3時(shí)期，三個(gè)子區(qū)域的沙塵沉積速率逐漸增加。包括伊朗北部、土庫(kù)曼斯坦、烏茲別克斯坦等中亞西部典型西風(fēng)區(qū)，沙塵活動(dòng)在距今約4.2萬(wàn)年前（MIS3階段）達(dá)到峰值，隨后逐漸減弱，但在全新世中晚期再次增強(qiáng)。哈薩克斯坦東南部及中國(guó)北疆地區(qū)的北區(qū)，沙塵活動(dòng)趨勢(shì)與西區(qū)相似，但波動(dòng)更為顯著。以塔里木盆地為中心的中亞?wèn)|區(qū)，沙塵活動(dòng)在全新世期間與其他區(qū)域同步變化。這一結(jié)果表明，中亞地區(qū)沙塵活動(dòng)在軌道尺度上受控于同一驅(qū)動(dòng)機(jī)制。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，軌道參數(shù)（歲差與傾斜度）通過(guò)調(diào)控西風(fēng)水汽輸送強(qiáng)度，主導(dǎo)了中亞地區(qū)粉塵活動(dòng)（圖32、43）。而西伯利亞冷高壓在冰期增強(qiáng)，導(dǎo)致干旱和多風(fēng)條件，促進(jìn)了沙塵的釋放與搬運(yùn)。天山的冰川擴(kuò)張（如MIS3b階段）可能通過(guò)改變局地風(fēng)場(chǎng)，進(jìn)一步加劇了沙塵活動(dòng)（圖43）。研究不僅為理解中亞地區(qū)古沙塵活動(dòng)提供了關(guān)鍵證據(jù)，還深化了對(duì)沙塵活動(dòng)與全球氣候變化相互作用的認(rèn)識(shí)，對(duì)預(yù)測(cè)未來(lái)氣候變化趨勢(shì)和制定區(qū)域環(huán)境保護(hù)策略具有重要參考價(jià)值。

圖1 研究選取黃土剖面位置、中亞黃土分布及分區(qū)圖

圖2 中亞黃土剖面記錄的粉塵沉積速率(DAR). (a) I區(qū)(西區(qū)) (b) II區(qū)(北區(qū)) (c) III區(qū)(東區(qū))

圖3?中亞集成各子區(qū)域沉積速率與中亞黃土平均粒徑和地球軌道參數(shù)對(duì)比

圖4 軌道尺度上西風(fēng)增強(qiáng)（上）和西風(fēng)減弱（下）時(shí)沙塵活動(dòng)的驅(qū)動(dòng)模式示意圖

上述成果近期發(fā)表于國(guó)際知名期刊Gondwana Research上，中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所博士生魏皓儒為第一作者，宋友桂研究員為通訊作者。合作者包括來(lái)自地球環(huán)境所、烏茲別克斯坦地質(zhì)科學(xué)大學(xué)地質(zhì)與地球物理研究所等多位研究人員。本研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金、嶗山實(shí)驗(yàn)室科技創(chuàng)新項(xiàng)目和中國(guó)科學(xué)院特別交流計(jì)劃等項(xiàng)目的聯(lián)合支持。

Wei, H., Song, Y.*, Wang, Y., Zhang, M., Gholami, H., Kang, S., Li, Y., Shukurov, S., Shukurov, N. and Orozbaev, R., 2025. Variations in Central Asian dust activity and potential driving mechanisms over the past 80 kyr. Gondwana Research 144, 77-86.https://doi.org/10.1016/j.gr.2025.03.020