末次冰期中亚轨道至千年尺度粉尘活动与湿度相互作用的机制研究

研究人员针对中亚地区末次冰期粉尘活动与湿度关系的争议问题，通过Yili盆地QSHA剖面的高分辨率光释光(OSL)年代学、粒度与微量元素分析，揭示了轨道尺度上西风强度(受岁差调控)与湿度正相关，粉尘活动受控于北半球高纬温度驱动的西伯利亚高压；千年尺度上MIS 2阶段湿度与粉尘同步波动，MIS 3阶段呈反向关系。该研究为理解全球粉尘-水循环耦合机制提供了新视角。

　　

中亚作为全球粉尘循环的重要源区，其粉尘活动与湿度变化的驱动机制长期存在争议。现有研究对轨道与千年尺度上西风环流、西伯利亚高压等因子的相对贡献莫衷一是，且缺乏末次冰期中晚期的高分辨率记录。更关键的是，湿度与粉尘活动的相互作用关系存在"降水主导"与"蒸发主导"两种对立假说，而冰川活动对粉尘的调控作用尚未明晰。这些认知缺口限制了人们对全球粉尘-水循环耦合机制的理解。

中国科学院地球环境研究所等单位的研究人员选择受西风影响的Yili盆地QSHA黄土剖面，通过多指标综合分析，揭示了37.4-11.6 ka期间中亚粉尘-湿度相互作用的多尺度驱动机制。研究发现轨道尺度上湿度响应低纬岁差驱动的西风强度变化，粉尘活动则受高纬温度调控的西伯利亚高压主导；千年尺度上MIS 2阶段Tianshan冰川扩张通过增强近地表风场使湿度与粉尘同步波动，而MIS 3阶段植被抑制效应导致二者反向变化。该研究为预测干旱区环境演变提供了理论框架，成果发表于《Geoscience Frontiers》。

研究采用四项关键技术：1) 细颗粒石英光释光测年(OSL)建立年代框架，通过Bacon 2.3模型构建年龄-深度曲线；2) 激光粒度仪结合端元模型(EMMA)解析粉尘来源与动力过程；3) 手持XRF分析仪测定Rb/Sr等微量元素指标；4) 粒度参数计算系统(GRADISTAT 8.0)量化沉积动力特征。

【轨道尺度粉尘活动机制】
通过EM2组分与北太平洋风尘沉积(LV63-4-2 Rel_Hm+Gt
)、东亚冬季风指标(靖远剖面平均粒径)对比，发现粉尘活动峰值(25.4 ka)与北半球75°N六月太阳辐射最低值(25.2 ka)同步。证实西伯利亚高压通过增强春季地表风场驱动粉尘排放，其强度受控于高纬温度变化。

【轨道尺度湿度调控规律】
Rb/Sr比值与Sofular洞穴δ¹³
C记录显示，湿度变化与西风强度(EM1组分)均呈现23-18 ka的显著增湿期，且与岁差周期吻合。表明低纬太阳辐射通过调控西风路径决定降水输入，其中28 ka的Rb/Sr低值区滞后于EM1最低值，反映Ca²⁺
淋溶的滞后效应。

【千年尺度突变事件特征】
EM2记录识别出7次D-O事件，与NGRIP冰芯δ¹⁸
O波动高度一致。MIS 2阶段(30.8-14.9 ka)粉尘与湿度同步变化，对应Tianshan冰川活跃期(30-15 ka年龄峰值)；而MIS 3阶段(37.4-30.8 ka)二者呈此消彼长关系，反映冰川退缩后植被覆盖的抑制作用。

该研究创新性提出"双驱动-三阶段"模型：轨道尺度上粉尘(高纬驱动)与湿度(低纬驱动)分别响应不同强迫机制；千年尺度上冰川活动作为"转换开关"，在冷期(MIS 2)通过热力效应增强粉尘-湿度耦合，暖期(MIS 3)则通过生物效应解耦二者关系。这一发现不仅调和了"降水主导"与"蒸发主导"学说的矛盾，更为理解北半球冰量变化对内陆干旱化的级联效应提供了关键证据。研究揭示的西风-冰川-粉尘协同作用机制，对预测当代中亚干旱化趋势及其生态影响具有重要启示。