劉唯佳,韓永翔,趙天良 (南京信息工程大學(xué),中國氣象局氣溶膠與云降水重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室,氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警與評估協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 南京 210044)

黃土高原黃土的成因:沙塵氣溶膠源匯模擬與黃土堆積

劉唯佳,韓永翔*,趙天良 (南京信息工程大學(xué),中國氣象局氣溶膠與云降水重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室,氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警與評估協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 南京 210044)

黃土高原是重要的降塵區(qū)還是沙塵源區(qū)這一科學(xué)問題至今未有確切定論.本文利用北半球氣溶膠區(qū)域氣候模式 NARCM,根據(jù)1995～2004年10a的模擬數(shù)據(jù),分析了中國區(qū)域沙塵起沙量、沉降量以及沙塵的盈虧空間分布及風(fēng)場,得到如下結(jié)論:1)沙漠及沙漠化地區(qū)是起沙量最大的區(qū)域、沉降量高值區(qū)集中在沙漠、沙漠化地區(qū)及其下風(fēng)方向.黃土高原起沙量很小,而沉降量遠(yuǎn)大于起沙量.2)沙塵源區(qū)是沙漠及沙漠化地區(qū),其余的地區(qū)則是沙塵匯區(qū),降塵量由西北向東南遞減.3)黃土高原因太行山和秦嶺阻擋,處在最大的沙塵匯區(qū).黃土高原的黃土是冰期和間冰期交替、經(jīng)過漫長年代沙塵沉降的結(jié)果,模擬分析結(jié)論為黃土的風(fēng)成學(xué)說提供了有力的證據(jù).

黃土；沙塵氣溶膠模擬；沙塵盈虧；風(fēng)成說

氣候變化目前已成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)問題,而黃土作為第四紀(jì)冰期的一種產(chǎn)物,可以從中提取古氣候變化信息,這使得黃土成為與深海沉積、極地冰芯同等重要的古環(huán)境三大支柱記錄之一[1],并建立了黃土-冬季風(fēng)體系,其黃土堆積的粒度指標(biāo)被認(rèn)為揭示了搬運(yùn)粉塵風(fēng)動力變化及沉積環(huán)境變化,也即可反映東亞冬季風(fēng)的演化與沙塵暴的發(fā)育歷史[2].中國的黃土高原是世界上黃土分布最廣、厚度最大的地區(qū),關(guān)于它的成因問題引起了地學(xué)界的廣泛關(guān)注,并且出現(xiàn)了20余種學(xué)術(shù)觀點(diǎn)的激烈爭論[3],主要有風(fēng)成說、水成說、洪積說、沖積說、土壤說、殘積說、宇宙說、多成因說等 8種假說[4].在眾多假說中,風(fēng)成說是黃土形成的主要成因這一觀點(diǎn)被大多數(shù)科學(xué)家所接受,認(rèn)為荒漠地區(qū)是黃土物質(zhì)的源地,在沙塵暴的作用下,沙塵經(jīng)釋放、搬運(yùn)后,通過沉降作用形成降塵長年累月經(jīng)土壤的再生作用就形成了厚厚的黃土.另外,有學(xué)者認(rèn)為黃土高原不但是一個(gè)重要的降塵區(qū),而且其自身也是北半球沙塵的一個(gè)重要源區(qū)[5].然而風(fēng)成說的主要依據(jù)主要來自黃土的地理分布及分帶特征、黃土厚度的規(guī)律分布以及黃土的物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)等[3,6],本質(zhì)上仍是點(diǎn)對點(diǎn)的研究,在空間上缺乏整體性和連貫性,同時(shí)也無法回答黃土高原是重要的降塵區(qū)還是重要沙塵源區(qū)這一科學(xué)問題.

本文利用北半球氣溶膠區(qū)域氣候模式NARCM,根據(jù)1995～2004年10a沙塵氣溶膠模擬結(jié)果及風(fēng)場的變化與黃土主要分布區(qū)進(jìn)行了比對,建立沙塵沉降盈虧與黃土之間的關(guān)系,結(jié)合他人的研究及觀測結(jié)果[7-13],進(jìn)而為黃土的風(fēng)成說提供證據(jù),也試圖對黃土高原到底是沙塵的源區(qū)還是匯區(qū)這一科學(xué)問題進(jìn)行探討,旨在為黃土反演的氣候變化研究提供理論依據(jù).

1 NARCM氣溶膠模式介紹

采用北半球氣溶膠區(qū)域氣候模式 NARCM (The Northern Aerosol Regional Climate Model),該模式是加拿大區(qū)域氣候模式 RCM(The Canadian Regional Climate Model)與耦合氣溶膠模塊CAM(Coupled Aerosol Mudule)的結(jié)合體[14], RCM包括來自于加拿大全球氣候模式中的物理包[15]、加拿大的地表計(jì)劃CLASS(Canadian Land Surface Scheme)[16],以及用于研究動力學(xué)和被動示蹤劑的半拉格朗日和半隱式運(yùn)輸計(jì)劃[17].在CAM 中,一種尺度分離的多元?dú)馊苣z的質(zhì)量守恒方程表示如下[14]:

式(1)右端各項(xiàng)分別為:沙塵的傳輸項(xiàng)、源項(xiàng)、干潔大氣項(xiàng)、干沉降項(xiàng)以及濕沉降項(xiàng)(云內(nèi)項(xiàng)和云下清除項(xiàng)).傳輸過程包括已經(jīng)解決的動力難題,還包括對流和子湍流擴(kuò)散等.

NARCM囊括了大氣氣溶膠的所有流程:產(chǎn)生、傳輸、發(fā)展、結(jié)合、干濕沉降,以及解決云滴與氣溶膠之間的相互作用的一個(gè)明確的微物理云模塊.模式中包括了粉塵排放量、濃度及沉降量在內(nèi)的所有大氣氣溶膠的變量.該模式域覆蓋了北半球諸多地區(qū),包含東亞、北太平洋以及北美洲西部在內(nèi)[14,18],時(shí)間積分步長是 20min,所有氣溶膠的粒徑分布是用從0.01μm到40.96μm的12個(gè)徑級來區(qū)別的[18].NARCM中的土壤質(zhì)地尺度分布模塊[19-21],根據(jù)中國土壤質(zhì)地而改進(jìn),該土壤質(zhì)地包含12大類的粒度分布以及3個(gè)典型時(shí)期(1960s～70s、1980s～90s和21世紀(jì))中國最新沙漠分布情況[14,22].由沙漠質(zhì)地分布、衛(wèi)星獲得的土地的利用情況和粗糙度長度、以及觀測到的土壤濕度綜合而成的數(shù)據(jù),為東亞沙塵的釋放量模式提供了一種連貫的參數(shù)輸入設(shè)置法.本文利用NARCM 1995～2004年的模擬數(shù)據(jù),著重分析了中國區(qū)域沙塵起沙量、沉降量以及沙塵的盈虧空間分布及風(fēng)場的特征.

2 結(jié)果分析

2.1 春季沙塵釋放和沉降變化特征

釋放量是指從地面向上傳輸?shù)纳硥m總量,即起沙量.不同時(shí)間沙塵釋放量不同,主要取決于沙漠地區(qū)的近地面風(fēng)力、沙源分布、地表植被和濕度等要素的變化[14,23].春季為我國沙暴多發(fā)的季節(jié),利用北半球氣溶膠區(qū)域氣候模式NARCM模式獲得了1995～2004年春季沙塵起沙量月平均的空間變化特征(圖 1).分析模式模擬的結(jié)果表明:我國沙塵起沙源區(qū)主要集中在塔克拉瑪干沙漠、渾善達(dá)克、巴丹吉林、騰格里、烏蘭布和、庫不齊、毛烏素等沙漠及沙漠化地區(qū),有學(xué)者指出,以塔克拉瑪干沙漠為主體的中國西部沙漠源區(qū)、蒙古源區(qū)、和以巴丹吉林沙漠為中心的中國北部沙漠源區(qū)貢獻(xiàn)了亞洲沙塵釋放總量的約 70%,它們可視為亞洲沙塵的3個(gè)貢獻(xiàn)量最大的源區(qū),也可視為是黃土高原黃土物質(zhì)的主要源地[24-25],模式模擬的沙塵源區(qū)與中國主要沙漠及沙漠化地區(qū)的分布幾乎完全重合.同時(shí),沙塵起沙量和覆蓋區(qū)域都在 4月達(dá)到最大,3月份的起沙區(qū)域明顯偏小,起沙量與5月份大體相當(dāng),這一結(jié)果同觀測的4月沙塵暴最多的結(jié)論是一致的[13].這些事實(shí)說明模式模擬的結(jié)果能夠較真實(shí)地反映沙塵的源地.黃土高原的沙塵起沙量約為(50±5)t/km2.

沙塵粒子通過干沉降和濕沉降兩種途徑從大氣中清除出去.干沉降是指懸浮于大氣中的氣溶膠粒子不斷被下墊面吸收或吸附,形成持續(xù)向地面遷移的過程[26];而濕沉降是指懸浮于大氣中的各種粒子由于降水沖刷而沉降的過程,氣體和微粒在云內(nèi)和云下的清除主要以濕沉降為主[26].由1995～2004年春季總沉降(即干濕沉降之和)月平均的空間變化特征(圖1)看出,因?yàn)樯硥m起沙進(jìn)入大氣后隨風(fēng)向下游擴(kuò)散并沉降,且半徑大于l0μm 的較大粒子主要沉降在源區(qū)及其附近,遠(yuǎn)距離傳輸?shù)闹饕前霃叫∮趌0μm的較小粒子[27],沙漠地區(qū)大部分大于l0μm的粒子又沉降到沙漠里,所以,沙塵沉降高值區(qū)與起沙量高值區(qū)的位置基本一致,且分布在其下風(fēng)方向,但其高值區(qū)的沉降量僅是起沙量高值區(qū)的一半左右.同時(shí),在沙源區(qū)的下風(fēng)方向,沙塵沉降量隨著距沙源區(qū)距離的增大而逐漸遞減,沉降量的范圍擴(kuò)展到了中國大部分地區(qū).與沙塵起沙量的月變化一樣,4月的沉降量最大,3月和5月相當(dāng).黃土高原沙塵的沉降量約為(100±10)t/km2.

圖1 中國春季1995～2004年3～5月月平均起沙量(左)和總沉降(右)空間分布Fig.1 Spatial distribution of monthly dust emissions (left) and total depositions (right) in China from March to May over 1995～2004

從圖 1中黃土高原春季起沙量和總沉降量來看,黃土高原的起沙量較小且局限于高原的西北部一小塊地方,而沉降范圍則覆蓋整個(gè)高原地區(qū)且其沉降量遠(yuǎn)大于起沙量.對比起沙量和總沉降的空間分布,除沙漠及沙漠化地區(qū)以外,其余地區(qū)沉降量也遠(yuǎn)大于起沙量.

2.2 沙塵的盈虧及風(fēng)場分析

春季雖然是沙塵暴最為頻繁的季節(jié),但其他月份仍有沙塵暴的發(fā)生.為了更準(zhǔn)確地了解黃土高原的沙塵的盈虧情況,我們計(jì)算了 1995～2004年 10a的年平均沙塵盈虧(圖2),即沙塵總起沙量減去總沉降量.沙塵盈虧的分布特征可以清晰地反映出沙塵的源匯區(qū).從圖中可以看出在整個(gè)中國范圍內(nèi),沙塵盈余的區(qū)域(源區(qū),起沙量大于沉降量)與地面沙塵起沙量、沉降量高值區(qū)相對應(yīng)并有所擴(kuò)大,也即沙塵源區(qū)主要出現(xiàn)在我國的沙漠及沙漠化地區(qū),其余的地區(qū)則是沙塵虧缺的區(qū)域(匯區(qū),起沙量小于沉降量),沙塵匯區(qū)的面積遠(yuǎn)大于沙塵源區(qū),且呈現(xiàn)出極其明顯的沙塵堆積離沙源越遠(yuǎn)厚度越薄的現(xiàn)象.受中緯度西風(fēng)環(huán)流控制的影響,沙塵匯區(qū)呈明顯的東西走勢,而且均以片狀分布在起沙區(qū)的下風(fēng)方向.有兩個(gè)大的沙塵匯區(qū),其最大的沙塵匯區(qū)集中在緊鄰沙塵源區(qū)的黃土高原及華北平原西部,該沉降區(qū)其南端甚至擴(kuò)展到長江中游地區(qū),東部也一直延伸到長白山一帶.另一個(gè)沙塵匯區(qū)位于塔克拉瑪干沙漠與昆侖山脈之間,沉降量較小.除了上述的兩類區(qū)域外,中國其他地方的起沙量和沉降量幾乎是平衡的,因此沒有表現(xiàn)出明顯的源匯區(qū).黃土高原的北部區(qū)域正是處在最大的沙塵匯區(qū)之中,也即它是沉降沙塵最大的地區(qū)之一.從2012年黃土高原東部18個(gè)監(jiān)測點(diǎn)觀測到的大氣降塵量的空間分布來看[13],降塵量由北向南呈遞減的趨勢,與圖 2中年平均沙塵盈虧的趨勢是一樣的,也即沙塵離沙源越遠(yuǎn)厚度越薄.與2012年觀測實(shí)況相比,本文模擬的空間較觀測的空間更加廣大,結(jié)論更具有普遍性.觀測與模擬的相同結(jié)果為黃土的風(fēng)成學(xué)說提供了有力的證據(jù).

圖2 中國地區(qū)10年沙塵氣溶膠釋放量和沉降量的盈虧Fig.2 10-year budgets of dust aerosols between dust emissions and depositions in China

圖3 1961～2010年3～5月份近地面平均風(fēng)場Fig.3 March-to-May average surface wind field over 1961～2010

結(jié)合50a春季平均風(fēng)場(圖3)可以發(fā)現(xiàn),我國中高緯度地區(qū)春季整體吹的是偏西風(fēng)和偏北風(fēng),沙塵粒子在風(fēng)力的作用下向東向南輸送,但因近乎南北向太行山脈和東西向秦嶺山脈阻擋作用,形成的一個(gè)半封閉的區(qū)域,因地面風(fēng)速在遇到山脈時(shí)速度被削減得很快,因此在太行山以西、秦嶺以北的地區(qū)(即黃土高原及其西北部)形成了一個(gè)弱風(fēng)區(qū),使那些被風(fēng)攜帶的大量沙塵粒子通過重力沉降(大顆粒)或者受到山脈地形的阻曳而沉降,而通過吸附作用小粒子也慢慢沉降下來.由此可見,經(jīng)過千百萬年漫長的積累,堆積的沙塵經(jīng)過土壤的再生作用就形成了黃土高原.

3 討論

黃土高原是世界上黃土分布最廣、厚度最大的地區(qū),也即應(yīng)該是沙塵匯區(qū)量值最大的區(qū)域,模擬的黃土高原的西北部區(qū)域正是處在最大的沙塵匯區(qū)之中(圖 2),與實(shí)際黃土分布對比發(fā)現(xiàn),高原東南部并不處在最大的沙塵匯區(qū)之中.但該模擬結(jié)果只能代表從1995～2004年這10a中落到地面的沙塵平均凈沉降量,而這期間的溫度比較高,在氣候?qū)W上屬于間冰期.在間冰期,亞洲中高緯地區(qū)的溫度明顯升高,中國南北方溫差也隨之減小,冷空氣活動不再頻繁發(fā)生,沙塵暴強(qiáng)度也明顯減小.而西伯利亞高壓和阿留申低壓的減弱,使得冷空氣在進(jìn)入東亞時(shí),不僅強(qiáng)度已明顯減小,而且在很多情況下是從偏東北方向的路徑入侵的[28].即沙塵的來源主要以北部的沙漠地區(qū)(蒙古中西部地區(qū))為主,這就導(dǎo)致了沙塵暴的中心向北偏移[29],進(jìn)而導(dǎo)致黃土高原的沙塵沉降分布向西北收縮且沉降量較小.而黃土是千百萬年經(jīng)過漫長的年代經(jīng)土壤的再生作用才形成,也即它不但有間冰期,還有冰期.冰期時(shí)的氣候比現(xiàn)在冷干得多[30-32],氣候帶均依次向南推移,而且當(dāng)時(shí)中國大陸上的風(fēng)力也比現(xiàn)在要大,主要以西北方向的風(fēng)為主.南北方溫差的增大,導(dǎo)致沙塵暴頻繁發(fā)生,而且沙塵的來源以中國西部沙漠地區(qū)占據(jù)主導(dǎo)地位[33],沙塵源區(qū)的擴(kuò)大將導(dǎo)致黃土高原上比間冰期有更多更厚的黃土沉積[33]且向東南擴(kuò)張,擴(kuò)張遇到太行山、秦嶺受阻而止.今天我們看到黃土高原區(qū)域是冰期和間冰期交替、經(jīng)過漫長年代沙塵沉降的結(jié)果.本文雖然沒有冰期的模擬結(jié)果,但根據(jù)前人的研究成果,黃土為風(fēng)成的結(jié)論仍然成立.因模式的分辨率較粗,退化草地、棄耕農(nóng)田、干河床等高起沙量區(qū)域沒有做詳細(xì)分析,有待以后的研究.

4 結(jié)論

4.1 沙漠及沙漠化地區(qū)是起沙量最大的區(qū)域、沉降量高值區(qū)分布在沙漠及沙漠化地區(qū)及其下風(fēng)方向.黃土高原春季沙塵起沙量(50±5)t/km2、沉降量(100±10)t/km2,表明黃土高原起沙量很小,而沉降量遠(yuǎn)大于起沙量.

4.2 中國沙塵源區(qū)主要出現(xiàn)在沙漠及沙漠化地區(qū),其余的地區(qū)則是沙塵匯區(qū),沙塵匯區(qū)的面積遠(yuǎn)大于沙塵源區(qū),降塵量呈由北向南遞減的趨勢.黃土高原因太行山和秦嶺阻擋,處在最大的沙塵匯區(qū),且呈現(xiàn)出明顯的沙塵堆積離沙源越遠(yuǎn)厚度越薄的現(xiàn)象.

4.3 黃土高原的黃土是冰期和間冰期交替、經(jīng)過漫長年代沙塵沉降的結(jié)果,模式分析結(jié)論為黃土的風(fēng)成學(xué)說提供了有力的證據(jù).

[1] 熊尚發(fā),劉東生,丁仲禮.兩個(gè)冰期-間冰期旋回的黃土記錄及其古氣候意義 [J]. 地理科學(xué), 2002,22(1):18-23.

[2] 鹿化煜,安芷生.黃土高原黃土粒度組成的古氣候意義 [J]. 中國科學(xué):D輯, 1998,28(3):278-283.

[3] 楊志華.中國黃土形成的熱塵說 [Z]. 2006年全國巖石學(xué)與地球動力學(xué)研討會論文摘要集, 2006.

[4] 孫建中.黃土成因問題的探討 [J]. 地質(zhì)科學(xué), 1980,2:010.

[5] 張小曳.亞洲粉塵的源區(qū)分布,釋放,輸送,沉降與黃土堆積 [J].第四紀(jì)研究, 2001,21(1):29-40.

[6] 劉東生,孫繼敏.中國黃土研究的歷史,現(xiàn)狀和未來—一次事實(shí)與故事相結(jié)合的討論 [J]. 第四紀(jì)研究, 2001,21(3):185-207.

[7] 韓永翔,趙天良,宋連春,等.北太平洋地區(qū)春季粉塵的空間分布特征——觀測及模擬 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2005,25(3):257-261.

[8] 韓永翔,陳勇航,方小敏,等.沙塵氣溶膠對塔里木盆地降水的可能影響 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2008,28(2):102-106.

[9] 劉建慧,趙天良,韓永翔,等.全球沙塵氣溶膠源匯分布及其變化特征的模擬分析 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2013,33(10):1741-1750.

[10] 沈凡卉,王體健,莊炳亮,等.中國沙塵氣溶膠的間接輻射強(qiáng)迫與氣候效應(yīng) [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2011,31(7):1057-1063.

[11] 熊 潔,趙天良,韓永翔.1995～2004年東亞沙塵氣溶膠的模擬源匯分布及垂直結(jié)構(gòu) [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2013,33(6):961-968.

[12] 李嘉偉,韓志偉,張仁健.2010年春季東亞地區(qū)沙塵氣溶膠和PM10的模擬研究 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2011,31(10):1600-1608.

[13] 李晉昌,康曉云,高 婧.黃土高原東部大氣降塵量的空間和季節(jié)變化 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2013,33(10):1729-1735.

[14] Gong S L, Zhang X Y, Zhao T L, et al. Characterization of soil dust aerosol in China and its transport and distribution during 2001ACE-Asia: 2. Model simulation and validation [J]. Journal of Geophysical Research: Atmospheres (1984—2012), 2003, 108(D9).

[15] McFarlane N A, Boer G J, Blanchet J -P, et al. The Canadian Climate Centre Second-Generation General Circulation Model and Its Equilibrium Climate [J]. Climate, 1992,5(10):1013-1044.

[16] Verseghy D L. CLASS-A Canadian land surface scheme for GCMs. I. Soil model [J]. International Journal of Climatology, 1991,11(2):111-133.

[17] Robert A, Yee T L, Ritchie H. A semi-Lagrangian and semiimplicit numerical integration scheme for multilevel atmospheric models [J]. Mon.Wea. Rev., 1985,113(3):388-394.

[18] Zhao T L, Gong S L, Zhang X Y, et al. Modeled size segregated wet and dry deposition budgets of soil dust aerosol during ACE-Asia 2001: Implicationgs for trans-Pacific transport [J]. J. Geophys. Res., 2003,108(23):8665-8673.

[19] Alfaro S C, Gomes L. Modeling mineral aerosol production by wind erosion: Emission intensities and aerosol size distribution in source areas [J]. J. Geophys. Res., 2001,106(16):18075-18084.

[20] Marticorena B, Bergametti G. Modeling the atmospheric dust cycle. Part I:Design of a soil-derived dust emissio scheme [J]. J. Geophys. Res., 1995,100,(8):16415-16430.

[21] Marticorena B, Aumont B. Modeling the atmospheric dust cycle. Part2: Simulation of Saharan dust sources [J]. J. Geophys. Res., 1997,102,(4):4387-4404.

[22] Zhang X Y, Gong S L, Zhao T L, et al. Sources of Asian dust and role of climate change versus desertification in Asian dust emission [J]. Geophys. Res. Lett., 2003,30(24):2272-2276.

[23] 韓永翔.青藏高原沙塵及其氣候意義研究 [D]. 蘭州:蘭州大學(xué), 2005.

[24] 張小曳.有關(guān)中國黃土高原黃土物質(zhì)的源區(qū)及其輸送方式的再評述 [J]. 第四紀(jì)研究, 2007,27(2):181-186.

[25] 肖風(fēng)勁.塔克拉瑪干地區(qū)春季沙塵演變及氣候因素分析 [J].中國環(huán)境科學(xué), 2007,27(1):19-23.

[26] 張 艷,王體健,胡正義,等.典型大氣污染物在不同下墊面上干沉積速率的動態(tài)變化及空間分布 [J]. 氣候與環(huán)境研究, 2005, 9(4):591-604.

[27] Ji Fei, Qin Yu. The numerical simulation on dust-storm over East Asia II: a case analysis [J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 1998,34(5):639-645.

[28] Gong D, Wang S. Long-term variability of the Siberian High and the possible connection to global warming [J]. Acta Geographica Sinica-Chinese Edition, 1999,54:132-140.

[29] Han Y, Fang X, Kang S, et al. Shifts of dust source regions over central Asia and the Tibetan Plateau: Connections with the Arctic oscillation and the westerly jet [J]. Atmospheric Environment, 2008,42(10):2358-2368.

[30] 劉東生.黃土與環(huán)境 [J]. 科學(xué)新聞, 2004,(4):8-9.

[31] 朱志誠.秦嶺及其以北黃土區(qū)植被地帶性特征 [J]. 地理科學(xué), 1991,11(2):157-163.

[32] Kukla G, Heller F, Ming L X, et al. Pleistocene climates in China dated by magnetic susceptibility [J]. Geology, 1988,16(9):811-814.

[33] Zhang X Y, Arimoto R, An Z S. Dust emission from Chinese desert sources linked to variations in atmospheric circulation [J]. Journal of Geophysical Research: Atmospheres (1984-2012), 1997,102(D23):28041-28047.

The causes of loess formation over Loess Plateau: simulated dust aerosol sources and sinks and loess accumulation.

LIU Wei-jia, HAN Yong-xiang, ZHAO Tian-liang (Climate and Weather Disasters Collaborative Innovation Center, Key Laboratory for Aerosol-Cloud-Precipitation of China Meteorological Administration, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044, China). China Environmental Science, 2014,34(12)：3041～3046

There is a scientific debate argument whether Loess Plateau is an important region of dust aerosol sinks or sources. Based on the 10-year (1995～2004) aerosol simulations of the northern aerosol regional climate model NARCM, the spatial distribution of dust aerosol emissions, depositions and budgets as well as wind field were analyzed. The simulation analysis showed 1) the highest dust emissions appeared in the desert and desertification areas, while the highest dust depositions were concentrated over the desert and desertification areas as well as their immediately downwind region.The dust depositions largely exceeded the dust aerosol emission in Loess Plateau with the low dust emissions. 2) Desert and desertification area were the main dust sources, the rest of areas were dust sinks. Dust depositions declined from the northwest to the Southeast.3) Due to the barrier of the Taihang and Qinling Mountains, the Loess Plateau was the largest dust sink region with the highest depositions. The loess over Loess Plateau was accumulated by dust depositions over the long term evolution of glacial and interglacial periods. The dust aerosol simulation provided a solid evidence for the theory of eolian loess.

loess；dust aerosol simulation；budgets of dust；formation of eolian loess

X513

A

1000-6923(2014)12-3041-06

劉唯佳(1990-),女,遼寧朝陽人,南京信息工程大學(xué)碩士研究生,主要從事氣候變化的研究.

2014-03-25

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41375158,41030962, 41175093)

* 責(zé)任作者, 教授, han-yx66@126.com