西太平洋风尘沉积记录研究进展.pdf

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1、第48卷第6期2017年11月海洋与湖沼OCEANOLOGIAETLIMNOLOGIASINICAV01．48．NO．6NOV．．2017西太平洋风尘沉积记录研究进展万世明1，2徐兆凯1，2f1．中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室青岛266071；2．青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室青岛266061)摘要研究海底风尘组份、来源和通量的地质记录，对于理解风尘在行星辐射平衡、全球大洋的营养盐供应及碳循环中的作用，以及源区古气候和古大气环流重建有着非常重要的意义。作为全球第二大风尘源区的亚洲内陆，其风尘产

2、物主要被东亚冬季风及西风带携带至西太平洋。现有西太平洋风尘沉积记录的工作主要集中在冰期．间冰期时间尺度，尤其近几年在西菲律宾海和赤道太平洋第四纪风尘物源及通量变化方面取得了重要的进展，在日本海中新世以来的长期风尘记录及其驱动机制方面也获得了重要认识。至少在晚第四纪以来的冰期一间冰期时间尺度上，从高纬度到赤道甚至南极的全球范围，风尘通量在冰期约高出间冰期2—3倍，表明冰期风尘源区更加干旱而风力更为强劲。在新生代以来，西太平洋的长期风尘输入主要反映了亚洲内陆干旱逐渐增强，是受到青藏高原隆起和全球变冷的共同影响。但是，总体上西太平洋风尘沉

3、积的研究程度非常低，突出反映在以下几个方面：风尘从源到汇搬运和沉积过程的现代观测的缺乏、大洋风尘组分含量及通量定量化中的误区、西太平洋风尘沉积长期演变特征、机制及风尘长期输入对大洋生产力及全球碳循环的影响方面的研究亟待加强。关键词风尘；源一汇过程；碳循环；西太平洋；日本海；西菲律宾海中图分类号P736doi：10．11693／hyhz20170900224风尘，即由大气环流携带的陆源碎屑物质，是许多深海沉积物的重要组成部分(Rea，1994)。自1846年达尔文在Beagle号考察船上观测风尘开始，科学家对风尘颗粒搬运和深海沉积的兴

4、趣已经有一百七十余年的历史(Rea，2007)。据估计，每年约有二十亿吨风尘物质从陆地被释放到大气中，最终有约75％的风尘会沉降到附近陆地，形成了黄土高原等特殊地形，而其余的25％则被传输并沉积到海洋(Shaoetal，2011)。作为全球第二大风尘源区，亚洲内陆每年向东南方向的黄土高原地区(Porteretal，1995)、西北太平洋(Reaetal，1988；Nagashimaetal，2007)及热带西太平洋地区(Winckleretal，2008)提供了大量的风尘物质。其中，每年输送到西北太平洋的粉尘达到七千万吨之多(Sha

5、oetal，2011)。因此，源自于亚洲内陆的风尘物质被认为在陆地和海洋沉积过程乃至全球尺度气候变化方面起着非常重要的作用(Porteretal，1995；Jickellsetal，2005；Winckleretal，2008；Shaoetal，2011；Xiongetal，2013)。这些释放到大气和沉积到海洋的粉尘颗粒会参与一系列物理、化学和生物地质过程。联合国政府间气候变化专门委员会(IntergovernmentalPanelonClimateChange，IPCC)明确提出，大气粉尘通过反射和吸收地球所接受的太阳辐射，可直

6、接影响大气顶层和表层的辐射通量以及大气的加热速率和稳定性，从而是影响全球辐射平衡的重要组成部分(Forsteretal，2007)。此外，风尘中的铁是大洋生产力的关键营养盐元素，从而可对海洋．大气CO：交换产生重要影u向(Cassaretal，2007)。近些年来，越来越多的工作揭示出粉尘在大洋生物地球化学循环中的重要作用。冰期阶段中陆源风尘物质及其蕴含的铁营养元素的增+中国科学院战略性先导科技专项(A类)，XDAll030104号；国家自然科学基金项目，41576034，41376064号；中科院创新交叉合作团队项目“海山成因演化

7、及深部物质循环”。万世明，研究员，E—maihwanshiming@ms．qdio．ac．ca收稿13期：2017—09—05，收修改稿日期：2017一10一026期万世明等：西太平洋风尘沉积记录研究进展多会刺激大洋高营养盐低叶绿素海区中的生物生产力，这一生物泵效应可导致大气CO：被转移到深海沉积物中埋藏起来从而可影响碳循环，其贡献被估计为可降低冰期C02浓度约30ppmv(Falkowskietal，1998)，这就是著名的“铁假说”(Martin，1990)。“铁假说”自提出以来，已经得到了大量海上实验及岩芯记录工作的证实(Ji

8、ckellsetal，2005；Boydetal，2007；Hanetal，2011；Murraygtal，2012)。除了粉尘的物理和生物化学效应外，粉尘本身作为来自干旱源区的产物并随后被风远程携带，因此与气候因素密切相关，从而粉尘