亚洲沙尘主要源区：塔克拉玛干沙漠的特性及古海洋源

世界第二大流动性沙漠——塔克拉玛干沙漠，是亚洲沙尘的重要源区之一［1，2］。塔克拉玛干沙漠三面高山环绕，北面是海拔3 000～5 000 m的天山山脉，南面是海拔4 000～5 000 m以上的昆仑山山脉，西面是海拔4 500～5 500 m的帕米尔高原，东面地势较低，与罗布泊洼地相连，总面积为33.76万km 2。塔克拉玛干沙漠每年把大量的沙尘气溶胶送入大气中长距离传输，其中粒径小于10μm的颗粒物，占全年沙尘量的52%［3，4］。塔克拉玛干沙漠之所以是亚洲沙尘最大的贡献者，主要有2个原因：起沙风速阈值低，即较小的风速（6.0 m·s-1）即可造成沙尘天气；另外，气候极度干旱［5，6］。沙尘进入大气后，分布在从地面至5 km高度的范围［7］，随高空西风带的运动［8］，传输到朝鲜半岛［9］和日本［10］，甚至跨越太平洋，到达美国西海岸［11，12］。有学者根据同位素比值等方法，在格陵兰岛［13］、阿尔卑斯山［14］上发现来自塔克拉玛干沙漠沉降的沙尘。依据特征同位素比（81 Sr／80 Sr）和矿物质的磁性研究，确认黄土高原是塔克拉玛干沙漠的沙尘在长途传输过程中逐渐沉降形成的。这也间接地证明，与黄土高原组成相似的太平洋海底沉积物，是来自塔克拉玛干沙漠［14，15］。塔克拉玛干沙漠的沙尘气溶胶，在全球生物地球化学循环中，扮演着重要的角色。迄今为止，对沙漠地区沙尘气溶胶的化学特性，研究涉及得不多。S.Yabuki［16］等分析了塔克拉玛干沙漠北部（阿克苏）不同季节沙尘气溶胶的可溶性组分，包括Na+、NH 4+、Ca2+、Mg2+、SO 24-、NO 3-、Cl-，发现除NH 4+外，其余离子组分在3.3～7.0μm范围均出现单峰值，而冬季除在亚微米范围有一峰值外，在0.43～1.1μm，NH 4+、SO24-有明显的峰，表明有人为活动的影响。为了揭示这个早在530万年前就形成的沙漠地区［17］沙尘气溶胶的内在特性，我们在塔克拉玛干沙漠腹地设置采样点（图11-1）并收集气溶胶，对样品中的16种离子和19种元素进行了系统的分析，结合气象因素（图11-2、图11-3），力图阐述曾经是海洋的塔克拉玛干沙漠的沙尘气溶胶的理化特性及其对下风向区域环境乃至全球气候变化的影响。

图11-1　塔克拉玛干沙漠气溶胶及表层土的采样点（彩图见下载文件包，网址见14页脚注）

图中，KL：Kurler，库 尔 勒；XT：Xiaotang，肖 塘（XTa：肖塘气象站；XTb：肖塘自动气象站）；HD：Hade，哈得；TZ：Tazhong，塔中；Qira：策勒；HT：Hetian，和田。

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图11-2　塔克拉玛干沙漠2008年温度（℃）、湿度（RH，%）、风速（m·s-1）、气压（hPa即百帕）、能见度（km）的变化（彩图见下载文件包，网址见14页脚注）

图11-3　塔克拉玛干腹地（塔中）四季风频图（彩图见下载文件包，网址见14页脚注）春季为静风频率，20.3%；夏季为9.0%；秋季为31.7%；冬季为37.0%^[1]。