青藏高原所揭示粉塵的風化度效應

粉塵在全球生物地球化學循環中扮演著重要角色，通過多種途徑影響全球氣候變化和生態環境，例如“陽傘效應”（粉塵可削弱太陽輻射引起地面冷卻）、“冰核效應”（粉塵顆粒作為云凝結核，影響云的形成和降水）、“中和酸雨效應”（粉塵在降落過程中可中和空氣中的氮氧化物、二氧化硫等物質，有效減少酸雨）以及“鐵肥效應”（粉塵降落至海洋，其攜帶的鐵元素會加強海洋初級生產力，消耗大氣CO₂，進而增強海洋碳匯）等。然而，粉塵在地質歷史時期對全球變化的作用，尤其是對陸地碳循環是否產生影響尚不清楚。

中國科學院青藏高原所新生代環境團隊副研究員楊一博等對工業革命前（PI）和末次冰盛期（LGM）這兩個時期全球粉塵在不同氣候區的沉降通量對比研究發現，相比于工業革命前，末次冰盛期全球粉塵在濕潤-半濕潤區（年降水量大于400mm地區）沉降通量每年凈增加了1072±69Tg（圖1）。據此，該團隊提出了粉塵影響陸地碳匯和全球氣候變化的“風化度效應”。

世界主要的粉塵源區位于干旱區-半干旱區，粉塵源區釋放的粉塵通過長距離傳輸，可沉降在較為濕潤的大陸地區，從而增強陸表風化度（圖2）。這種現象機制在于：粉塵源區的風化程度受限于干旱氣候，風化程度較弱；經過長距離傳輸的粉塵顆粒會變細，具有更大的比表面積，利于風化；降落于相對濕潤區的粉塵，通過風化釋放營養元素，可促進植被生長，進一步增強風化。上述三個因素使得粉塵增強了陸表風化度，成為增強大氣CO₂消耗和陸地碳匯的新機制，因此可稱為粉塵的“風化度效應”。

為定量評估粉塵“風化度效應”在氣候變化中的重要性，基于不同降雨量區粉塵風化程度與大氣CO₂消耗的定量關系，科研人員計算出末期冰盛期相對與工業革命前，傳輸到年降水量大于400mm地區的粉塵硅酸鹽風化每年至少凈增加0.431±0.030Tmol的大氣CO₂消耗（圖3），而該通量已占現今全球硅酸鹽風化通量的15%。如果考慮粉塵中碳酸鹽礦物溶解對大氣CO₂的顯著消耗以及粉塵風化加強植被作用對風化的正反饋效應，粉塵的“風化度效應”將更加顯著。因此，冰期粉塵傳輸的加強顯著提高了陸表的風化度，增強了陸地碳匯，該效應幾乎可抵消冰期溫度降低對陸地風化速率的抑制作用，使得冰期大氣CO₂含量維持在低值。

近期，相關研究成果以Dust transport enhanced land surface weatherability in a cooling world為題，發表在Geochemical Perspectives Letters上。研究工作得到國家重點研發計劃、第二次青藏高原綜合科學考察研究和國家自然科學基金的支持。

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