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    東北印度洋大氣粉塵現(xiàn)代沉積過(guò)程分析

    2022-11-05 03:49:36杜恕環(huán)牛東風(fēng)黃錦萍潘子銳黃日輝陳碧珊
    熱帶地理 2022年10期
    關(guān)鍵詞:印度洋掃描電鏡通量

    杜恕環(huán),牛東風(fēng),黃錦萍,潘子銳,黃日輝,陳碧珊

    (1. 嶺南師范學(xué)院地理科學(xué)學(xué)院,廣東 湛江 524048;2. 中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所,中國(guó) 科學(xué)院邊緣海與大洋地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣州 510301;3. 廣州大學(xué)地理科學(xué)與遙感學(xué)院,廣州 510006;4. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049)

    早在1846年,達(dá)爾文環(huán)球旅行時(shí),觀測(cè)到大西洋的粉塵沉積,首次提出海底由風(fēng)塵輔成的觀點(diǎn)。自20 世紀(jì)60 年代開(kāi)始,Delany 等(1967)在大西洋西非沿岸開(kāi)啟了現(xiàn)代海洋粉塵研究的序幕,對(duì)收集到的海洋粉塵進(jìn)行粒度和礦物學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)海洋現(xiàn)代粉塵平均粒級(jí)<20 μm,空氣中粉塵的平均含量約為5×10-12cm3;Skonieczny 等(2011;2013)對(duì)西非塞內(nèi)加爾海域粉塵進(jìn)行連續(xù)收集,通過(guò)對(duì)粉塵通量、粒度和黏土礦物分析,發(fā)現(xiàn)大氣粉塵呈明顯的季節(jié)性變化;并利用HYSPLIT 模型對(duì)大氣粉塵搬運(yùn)過(guò)程進(jìn)行后推軌跡模擬,結(jié)合Sr-Nd 同位素對(duì)粉塵源區(qū)進(jìn)行追蹤,得出該海區(qū)全新世沉積主要來(lái)自陸源風(fēng)成沉積物的結(jié)論;Rea(1990;1994)和Janecek(1985)對(duì)西北太平洋以及太平洋中部的鉆孔沉積物石英顆粒進(jìn)行粒度分析和電鏡掃描,獲取沉積物中粉塵輸送距離以及風(fēng)速等信息;Inmaculada等(2014)對(duì)西班牙現(xiàn)代大氣粉塵和沉積物樣品進(jìn)行電鏡掃描,發(fā)現(xiàn)二者石英砂表面結(jié)構(gòu)上都具有明顯的風(fēng)成環(huán)境特征;Goldberg等(1970)對(duì)北印度洋大氣粉塵、表層沉積物及河流物質(zhì)進(jìn)行了黏土礦物和石英分析,發(fā)現(xiàn)不同區(qū)域風(fēng)成物質(zhì)的貢獻(xiàn)量存在差異;Aston 等(1973)意識(shí)到風(fēng)力傳輸機(jī)制在海洋陸源物質(zhì)中的重要性,對(duì)包含北印度洋在內(nèi)的現(xiàn)代海洋粉塵進(jìn)行沉積通量,季節(jié)性及地理位置的研究,發(fā)現(xiàn)不同海域的粉塵通量差異明顯,主要受源區(qū)和季節(jié)性影響;Leon等(2003)利用1年的氣象衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)北印度洋周圍干旱和半干旱地區(qū)的沙塵活動(dòng),從而追蹤北印度洋大氣粉塵的來(lái)源;Banerjee 等(2016)研究發(fā)現(xiàn),西北印度洋ENSO的年際變化受粉塵氣溶膠的調(diào)節(jié)。由此可見(jiàn),在世界各大洋和海區(qū),針對(duì)海洋粉塵沉積的研究多有進(jìn)展,然而在南亞季風(fēng)的發(fā)源地——東北印度洋的研究熱度還未開(kāi)啟。

    印度洋東北部位于世界屋脊青藏高原的南翼,是南亞季風(fēng)的發(fā)源地和流經(jīng)地,其海底沉積物中保留了南亞季風(fēng)演化的古海洋環(huán)境信息,是高分辨率研究全球氣候變化的理想場(chǎng)所(Duplessy, 1982)。東北印度洋的風(fēng)塵物質(zhì)源自陸地,在沉積物中的出現(xiàn)有效記錄了源區(qū)侵蝕搬運(yùn)程度及大氣環(huán)流系統(tǒng)的改變,可作為南亞冬季風(fēng)演化的直接證據(jù),而在構(gòu)造時(shí)間尺度上對(duì)青藏高原的隆升所引起的氣候環(huán)境效應(yīng)起監(jiān)視器的作用(方 念 喬 等, 2001; 張 振 國(guó) 等,2007)。然而,迄今為止,鮮見(jiàn)基于東北印度洋風(fēng)成沉積研究古氣候變化的報(bào)道,其根本原因在于東北印度洋現(xiàn)代粉塵沉積過(guò)程特征和規(guī)律研究的缺乏。因此,開(kāi)展印度洋東北部現(xiàn)代粉塵沉積過(guò)程研究,對(duì)今古印度洋風(fēng)塵沉積與環(huán)境的探索顯得尤為關(guān)鍵。

    鑒于此,本研究基于東北印度洋走航收集到的大氣粉塵,通過(guò)統(tǒng)計(jì)粉塵沉積通量,模擬空氣粒子運(yùn)動(dòng)軌跡,結(jié)合大氣氣溶膠數(shù)據(jù),分析東北印度洋粉塵傳播與大氣環(huán)流系統(tǒng)之間的關(guān)系,探討東北印度洋大氣粉塵沉積的現(xiàn)代過(guò)程。另外,通過(guò)掃描電鏡和能譜分析,獲取現(xiàn)代粉塵顆粒沉積特征,為在沉積物中識(shí)別和提取風(fēng)塵組分奠定基礎(chǔ),以期為東北印度洋古海洋環(huán)境演化、海陸耦合關(guān)系及海洋碳匯提供理論支撐。

    1 材料與方法

    1.1 研究區(qū)概況

    東北印度洋屬于典型的季風(fēng)氣候,冬季干冷,夏季濕熱。夏季(5-10 月)強(qiáng)勁的西南風(fēng)從海洋吹向大陸,海洋上空蒸發(fā)的大量水汽隨季風(fēng)移至相鄰大陸上,形成嚴(yán)重的季風(fēng)降雨;冬季(10-4月)北風(fēng)和東北風(fēng)從亞洲大陸吹向海洋,通過(guò)風(fēng)力作用把大陸粉塵搬運(yùn)并沉積到研究區(qū)域(圖1)。季風(fēng)影響下的印度洋東北部形成特殊的北印度洋季風(fēng)環(huán)流,夏季在西南季風(fēng)的影響下形成順時(shí)針大洋環(huán)流圈;冬季在東北季風(fēng)的影響下形成逆時(shí)針大洋環(huán)流圈。東北印度洋大氣粉塵的分布和傳播與海、氣動(dòng)力條件息息相關(guān)。

    1.2 樣品采集

    本研究依托印度洋科考航次對(duì)東北印度洋大氣粉塵進(jìn)行走航收集。為了模擬接近海面的實(shí)際接收情況,大氣粉塵樣品在自然條件下采集,未區(qū)分干濕沉降。大氣粉塵樣品通過(guò)放置在科考船頂層甲板的大流量粉塵收集器(TSP空氣收集器)進(jìn)行采集,利用1.05 m3/min流速的大流量粉塵收集器抽取大氣中的粉塵,附著在250 mm×200 mm 的玻璃纖維濾膜上,每個(gè)樣品收集3 d,過(guò)氣量約4 530 m3?,F(xiàn)有大氣粉塵樣品共計(jì)15個(gè)(見(jiàn)圖1),在2020年9-11月采集。樣品經(jīng)度跨度從80°E至113°E,緯度跨度北至12°N 南到10°S,基本涵蓋了印度洋東北部海域。

    1.3 大氣粉塵樣品沉積通量

    大氣粉塵樣品通過(guò)大流量空氣收集器收集在玻璃纖維濾膜上,而在進(jìn)行樣品收集之前,先對(duì)每張膜進(jìn)行稱重,標(biāo)記并獨(dú)立裝袋,等粉塵樣品收集后,進(jìn)行稱重;再根據(jù)樣品干重、樣品收集時(shí)間間隔以及收集器的截面積計(jì)算大氣粉塵樣品的沉積通量(Eguchi et al.,1999),計(jì)算公式:沉積通量=干重(g)÷截面積(m2)÷時(shí)間(d)。

    1.4 粉塵樣品分離

    將取樣的玻璃纖維濾膜移至加有適量蒸餾水(20 mL左右)的玻璃器皿中(帶有粉塵的濾膜面朝向水面),將玻璃器皿放入超聲波中振蕩分離(約15 min),然后將器皿中的懸浮液移至干凈的燒杯中,重復(fù)上述過(guò)程,用超聲波反復(fù)清洗濾膜2~3次,可將粉塵顆粒從濾膜上分離。分離出來(lái)的粉塵顆粒樣品根據(jù)斯托克斯原理(Stokes,1851),采取靜置1~2 d 的辦法,使粉塵粒子充分沉淀下來(lái),然后將燒杯放入烘箱內(nèi),在60°C將水分蒸發(fā)掉,使粉塵粒子濃縮富集,供實(shí)驗(yàn)室分析使用。

    1.5 粉塵石英顆粒提取

    對(duì)獲取的樣品進(jìn)行石英顆粒掃描電鏡分析,需要對(duì)樣品進(jìn)行石英顆粒提取。先添加硫酸氫鉀去除黏土礦物,清洗后再加氟硅酸去除硅酸鹽礦物,最后得到石英顆粒。

    對(duì)兩組孕產(chǎn)婦進(jìn)行常規(guī)產(chǎn)前檢查,其中實(shí)驗(yàn)組孕產(chǎn)婦由專業(yè)按摩護(hù)士進(jìn)行乳房按摩,每天對(duì)孕產(chǎn)婦進(jìn)行兩次按摩,每次按摩時(shí)間持續(xù)一小時(shí)左右。若按摩時(shí)孕產(chǎn)婦出現(xiàn)腹痛現(xiàn)象,則應(yīng)停止對(duì)孕產(chǎn)婦的按摩[4]。

    1.6 掃描電鏡及能譜分析

    對(duì)已提取石英顆粒的粉塵樣品,利用日本日立S3400 掃描電子顯微鏡進(jìn)行掃描拍照,再結(jié)合能譜儀分析顆粒物質(zhì)成分,確保統(tǒng)計(jì)結(jié)果的可信度。每個(gè)沉積物樣品統(tǒng)計(jì)石英顆粒為400顆,利用粉塵石英顆粒表面結(jié)構(gòu)特征,識(shí)別粉塵顆粒沉積特征。

    1.7 數(shù)據(jù)模擬

    利用空氣粒子傳輸軌跡模型(HYSPLIT-4)對(duì)印度洋大氣粉塵樣品進(jìn)行后推軌跡模擬,結(jié)合NASA-QuikSCAT 衛(wèi)星觀測(cè)到的海面風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù),了解不同高度空氣粒子的搬運(yùn)途徑和傳播方向,重現(xiàn)現(xiàn)代粉塵的傳播、沉積過(guò)程。氣象數(shù)據(jù)及模型運(yùn)行來(lái)源于ARL-NOAA服務(wù)器①http://gus.arlhq.noaa.gov/ready/cmet.html。

    2 結(jié)果分析

    2.1 粉塵通量

    2020年9-11月東北印度洋大氣粉塵的沉積通量范圍在221~1 221 mg/cm2/d 之間,平均值為674 mg/cm2/d,具體沉積通量如表1 所示。其中,粉塵日沉積通量最高值出現(xiàn)在11月中旬,而最低值則在9月下旬,前者沉積通量值約是后者的6倍。航次期間3個(gè)月份的平均值分別為703、684和644 mg/cm2/d,可見(jiàn)大氣粉塵日沉積通量的變化比月平均值明顯,鑒于大氣粉塵樣品通過(guò)走航進(jìn)行收集,不同航段距離陸地(粉塵源區(qū))差別較大,粉塵通量的變化有一定的地域性。

    表1 2020年?yáng)|北印度洋大氣粉塵樣品信息及其沉積通量Table 1 Atmospheric dust sample information and deposition fluxes in the Northeast Indian Ocean in 2020

    2.2 空氣粒子模擬

    為查明東北印度洋大氣粉塵的傳播途徑,利用NOAA 的空氣粒子傳輸軌跡模型(HYSPLIT-4 模型②http://www.arl.noaa.gov/hysplit/)對(duì)2020年印度洋科考航次收集到的大氣粉塵樣品,在500、1 000 和3 000 m 高度對(duì)空氣粒子進(jìn)行后推3 d 軌跡模擬。從東北印度洋部分粉塵樣品的模擬結(jié)果(圖2)可以看到,同一個(gè)樣品,其空氣粒子在500、1 000 和3 000 m 高度的傳播途徑和方向相對(duì)統(tǒng)一,而不同時(shí)期樣品,空氣粒子受盛行風(fēng)方向和季節(jié)性影響顯著。

    2.3 粉塵顆粒沉積特征

    對(duì)東北印度洋大氣粉塵樣品進(jìn)行掃描電鏡及能譜分析,未分離的空氣粉塵樣品能譜結(jié)果中,硅(Si)質(zhì)量分?jǐn)?shù)占38.8%,而氧(O)質(zhì)量分?jǐn)?shù)占38.5%(圖3-a)。對(duì)粉塵樣品進(jìn)行石英顆粒的提取,并進(jìn)行掃描電鏡和能譜分析,其結(jié)果顯示石英顆粒表面結(jié)構(gòu)具有明顯的風(fēng)成環(huán)境沉積特征,磨圓度較好,具備蛇曲脊及“U”型坑等(圖3-b)。

    3 討論

    3.1 印度洋粉塵沉積特征

    來(lái)自陸源的粉塵,通過(guò)大氣環(huán)流進(jìn)行搬運(yùn)和沉積(Tsoar et al., 1987),其物質(zhì)成分主要為石英、長(zhǎng)石、云母和黏土類礦物,組成取決于源區(qū)物質(zhì)性質(zhì)(Rea,1994)。對(duì)東北印度洋大氣粉塵(未分離樣品)進(jìn)行掃描電鏡和能譜分析,結(jié)果顯示粉塵顆粒主要成分為Si和O(見(jiàn)圖3-a),結(jié)合掃描電鏡推測(cè)其為石英顆粒。對(duì)大氣粉塵樣品進(jìn)行分離,提取石英顆粒再進(jìn)行掃描電鏡和能譜分析(見(jiàn)圖3-b),掃描電鏡顯示粉塵石英顆粒具有風(fēng)成環(huán)境下石英顆粒表面結(jié)構(gòu)特征,顆粒的磨圓度較好,石英顆粒出現(xiàn)蛇曲脊或“U”型坑,可作為粉塵石英顆粒的沉積特征(Du et al.,2020)。

    粉塵石英顆粒表面結(jié)構(gòu)所具備的風(fēng)成環(huán)境沉積特征,明顯有別于水成環(huán)境下石英顆粒表面結(jié)構(gòu)的磨圓度差,貝殼狀斷口及“V”型坑等特征,可作為沉積物區(qū)分不同搬運(yùn)動(dòng)力組分的依據(jù)(Du et al.,2020)。利用石英顆粒表面結(jié)構(gòu)的不同,對(duì)東北印度洋沉積物中的陸源石英顆粒進(jìn)行掃描電鏡分析(圖4)。其中,圖4-a 的石英顆粒磨圓度差,呈棱形狀,且貝殼狀斷口發(fā)育,具備水成環(huán)境石英顆粒明顯特征;圖4-b 的石英磨圓度好,具備風(fēng)成環(huán)境下的特征,但又在石英邊緣出現(xiàn)“V”形坑,推測(cè)該顆粒在輸送過(guò)程中經(jīng)歷了不同的沉積環(huán)境,在前期風(fēng)成環(huán)境下疊加了后期的河流輸入,故將此顆粒納入水成動(dòng)力組分。圖4-c 左側(cè)石英磨圓度好,具有蛇曲脊,為風(fēng)成組分,而右側(cè)石英則呈棱狀,“V”形坑,為水成組分。圖4-d左側(cè)石英顆粒磨圓度差(棱狀),“V”形坑,右側(cè)石英出現(xiàn)風(fēng)成環(huán)境下的“U”形坑和蝶形坑,為風(fēng)塵沉積組分。由此可見(jiàn),陸源沉積物石英顆粒掃描電鏡,可有效區(qū)分不同沉積動(dòng)力組分,為在東北印度洋沉積物中確定風(fēng)成組分提供可靠依據(jù)。

    3.2 東北印度洋空氣粉塵傳播機(jī)制

    東北印度洋空氣粉塵顆粒粒徑大多<20 μm(見(jiàn)圖3),與現(xiàn)代海洋大氣粉塵顆粒平均粒級(jí)一般<20 μm(Delany et al., 1967)相符,但也出現(xiàn)粒徑約30 μm 的石英顆?!,F(xiàn)代空氣粉塵出現(xiàn)顆粒粒徑較粗的報(bào)道在其他海域海洋粉塵研究(Betzer et al.,1988; Du et al.,2020; Inmaculada et al.,2014)中也有出現(xiàn)。南?,F(xiàn)代粉塵在極端天氣條件下也捕獲過(guò)粒徑約60 μm的粉塵樣品,與當(dāng)時(shí)臺(tái)風(fēng)天氣下搬運(yùn)風(fēng)力強(qiáng)度增加有關(guān)(Du et al., 2020)。Betzer 等(1988)對(duì)影響到北太平洋海區(qū)的東亞沙塵進(jìn)行了粒度和掃描電鏡分析,發(fā)現(xiàn)了一些粒級(jí)“巨大”的粉塵顆粒(>75 μm),電鏡掃描結(jié)果顯示其主要為石英顆粒。而Inmaculada等(2014)收集到大西洋海域LaGraciosa 島(西班牙)現(xiàn)代大氣粉塵樣品掃描電鏡結(jié)果中,空氣粉塵石英顆粒粒徑可達(dá)160 μm,與研究區(qū)處于撒拉哈沙漠下方向以及羽狀風(fēng)沙流有關(guān)。印度洋夏季風(fēng)在850 hPa 流場(chǎng)40 年的平均數(shù)據(jù)顯示,在低空1 500 m 高度的風(fēng)速可達(dá)10~14 m/s(徐忠峰 等,2006)。因此,現(xiàn)代大氣粉塵中出現(xiàn)較大粒徑的顆粒,與大氣環(huán)流強(qiáng)度關(guān)系密切。

    東北印度洋空氣粒子后推3 d 軌跡模擬結(jié)果顯示,研究區(qū)大氣粉塵樣品受印度洋大氣環(huán)流系統(tǒng)控制;由于東北印度洋屬于印度季風(fēng)影響區(qū),不同季節(jié)主導(dǎo)風(fēng)向有明顯的變化,采樣期間恰逢季風(fēng)轉(zhuǎn)換期,從空氣粒子模擬圖(見(jiàn)圖2)中可看到不同時(shí)期粉塵傳播途徑的變化。20EIO-3 樣品采集緯度位置為10.06°S(見(jiàn)圖2-a),該海域主要受東南信風(fēng)控制,空氣粒子顯示的傳播方向也為東南風(fēng);且后退軌跡經(jīng)過(guò)陸地,從而獲取了較多的粉塵顆粒,粉塵沉積通量可達(dá)1 173 mg/cm2/d。10月16日收集到的20EIO-8 樣品(見(jiàn)圖2-b),空氣粒子顯示東北印度洋處于印度夏季風(fēng)的影響下,西南風(fēng)依舊是其主導(dǎo)風(fēng)。到了10月下旬,研究區(qū)開(kāi)始進(jìn)入冬季,盛行風(fēng)轉(zhuǎn)為東北風(fēng),樣品20EIO-10顯示的空氣粒子運(yùn)動(dòng)軌跡受陸地地形影響,呈現(xiàn)明顯平行于陸地的傳播路徑,同時(shí)也輸送了較多的粉塵顆粒,沉積通量達(dá)902 mg/cm2/d(見(jiàn)圖2-c)。同樣經(jīng)冬季風(fēng)進(jìn)行輸送的樣品20EIO-12,粉塵沉積通量只有278 mg/cm2/d(見(jiàn)圖2-d);從空氣粉塵模擬結(jié)果可以看到,樣品收集地遠(yuǎn)離陸地。然而有趣的是,樣品20EIO-8位于印度洋廣闊海面,粉塵通量卻幾乎是20EIO-12的2 倍(510 mg/cm2/d),空氣粒子模擬結(jié)果表明該樣品粉塵顆粒主要通過(guò)西南風(fēng)進(jìn)行輸送,而查戈斯群島正好位于西南風(fēng)的路徑上,從而捕獲了相對(duì)較多的粉塵顆粒,引起該海域粉塵沉積通量的增加。此外,同一個(gè)樣品空氣粒子在500、1 000 和3 000 m高度的傳播途徑和方向基本不變,表明在東北印度洋的不同區(qū)域和時(shí)期,底層和高空的風(fēng)向相對(duì)統(tǒng)一。

    3.3 大氣粉塵現(xiàn)代過(guò)程研究的意義

    對(duì)東北印度洋現(xiàn)代大氣粉塵沉積過(guò)程進(jìn)行模擬,發(fā)現(xiàn)印度洋風(fēng)塵物質(zhì)的分布和傳播受大氣環(huán)流影響明顯,研究區(qū)2020年9-11月大氣粉塵樣品的粒子模擬結(jié)果顯示,粉塵粒子傳播途徑受控于盛行風(fēng)的季節(jié)性和區(qū)域性。在印度洋10°S 以北的季風(fēng)區(qū),夏季盛行的西南風(fēng)以及冬季的北風(fēng)到東北風(fēng),分別是夏季和冬季粉塵粒子進(jìn)行傳播的途徑,而10°S以南海域在信風(fēng)帶的影響下,粉塵粒子由東南信風(fēng)進(jìn)行輸送。然而,不管大氣環(huán)流方向如何,粉塵沉積通量的多寡,主要和粉塵源區(qū)有關(guān),遠(yuǎn)離陸地的廣闊大洋表面,通過(guò)盛行風(fēng)所攜帶的顆粒物質(zhì)就較少,而經(jīng)過(guò)陸地(島嶼)的盛行風(fēng),可輸送和沉積更多粉塵物質(zhì)(見(jiàn)圖2)。為了對(duì)研究區(qū)粉塵物質(zhì)來(lái)源及沉積通量有整體認(rèn)識(shí),參考NASA Earth Observatory網(wǎng)站③https://neo.sci.gsfc.nasa.gov/MODIS衛(wèi)星觀測(cè)到全球氣溶膠厚度數(shù)據(jù)。其中,2020年研究區(qū)冬半年粉塵物質(zhì)明顯比夏半年多,而在樣品采集期內(nèi)(9-11月),11月研究區(qū)離氣溶膠富集區(qū)更近,并在冬季風(fēng)的作用下,東北印度洋接受更多來(lái)自亞洲大陸的風(fēng)塵物質(zhì)。這些攜帶著大量陸源元素(例如鐵)進(jìn)入海洋的粉塵物質(zhì),會(huì)顯著地促進(jìn)海洋初級(jí)生產(chǎn)力浮游植物的繁殖,一般在大量粉塵輸入3~5 d 后,會(huì)出現(xiàn)浮游植物勃發(fā)的現(xiàn)象(Du et al.,2021),從而消耗大氣中的CO2,提高海洋碳匯能力。此外,大氣粉塵石英顆粒表面結(jié)構(gòu)有明顯的風(fēng)成環(huán)境特征,可作為風(fēng)塵物質(zhì)的沉積特征,有效區(qū)別于陸源沉積物中的河流輸入組分,為在沉積物中識(shí)別和提取風(fēng)塵物質(zhì)提供可能性,從而可作為印度冬季風(fēng)的氣候代用指標(biāo)重建研究區(qū)的印度古季風(fēng)演化。

    印度季風(fēng)作為亞洲季風(fēng)的重要組成部分,其影響力不僅體現(xiàn)在南亞地區(qū),其強(qiáng)弱對(duì)中國(guó)夏季的降水也有一定的影響(羅紹華等,1985;郭其蘊(yùn)等,1988)。東北印度洋作為印度季風(fēng)的發(fā)源地,學(xué)者對(duì)印度季風(fēng)關(guān)注較多的是印度夏季風(fēng)降水,關(guān)于冬季風(fēng)特別是古冬季風(fēng)研究的報(bào)道較為少見(jiàn),最主要的原因是缺乏合理有效的冬季風(fēng)直接證據(jù)。而在沉積物中對(duì)風(fēng)塵物質(zhì)進(jìn)行提取和應(yīng)用,獲取現(xiàn)代風(fēng)塵沉積的特征和規(guī)律,成為重建印度冬季風(fēng)的“金鑰匙”。

    4 結(jié)論

    通過(guò)對(duì)東北印度洋大氣粉塵現(xiàn)代沉積過(guò)程進(jìn)行分析,得到以下主要結(jié)論:

    1)東北印度洋大氣粉塵沉積通量主要受粉塵源區(qū)距離的影響,粉塵粒徑大小和風(fēng)力強(qiáng)度相關(guān)。研究期內(nèi)粉塵日沉積通量變化在221~1 221 mg/cm2/d之間。

    2)大氣粉塵傳播過(guò)程主要受研究區(qū)大氣環(huán)流系統(tǒng)的季節(jié)性和區(qū)域性影響,而在東北印度洋主要受控于印度季風(fēng)。研究區(qū)海域在冬季風(fēng)的作用下接受更多來(lái)自亞洲大陸的風(fēng)塵物質(zhì),可引起海洋初級(jí)生產(chǎn)力的增加,從而提高海洋碳匯能力。

    3)現(xiàn)代空氣粉塵石英顆粒表面結(jié)果具有明顯的風(fēng)成環(huán)境沉積特征,石英磨圓度較好,具有蛇曲脊或“U”型坑,明顯區(qū)別于水成環(huán)境下的石英顆粒,有望在東北印度洋建立冬季風(fēng)替代性指標(biāo),從而重建地質(zhì)時(shí)期印度季風(fēng)的演化。

    查明東北印度洋大氣粉塵傳播途徑與沉積通量的決定因素,是理解研究區(qū)沉積物中風(fēng)塵物質(zhì)來(lái)源及變化的關(guān)鍵,對(duì)研究印度洋海氣相互作用,大氣環(huán)流系統(tǒng)及源區(qū)風(fēng)化侵蝕程度的改變,特別是在構(gòu)造尺度上對(duì)解讀青藏高原隆升所引起的氣候環(huán)境效應(yīng),具有重要的科學(xué)意義。而大氣粉塵石英顆粒沉積特征的獲取,為研究印度冬季風(fēng)演化提供理想指標(biāo),進(jìn)而可為重建印度古季風(fēng)歷史演化乃至動(dòng)力機(jī)制探討提供重要信息。

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