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       全球气候系统变暖已毋庸置疑，大气中温室气体和气溶胶浓度、地表覆盖率和太阳辐射的变化已成为气候变化的驱动因子。由于气溶胶高度的时空可变性、气候效应的复杂性和实际观测研究的相对薄弱，导致气溶胶辐射强迫的估算及其对气候环境影响的研究存在很大的不确定性。沙漠粉尘（矿物气溶胶）是大气气溶胶的重要组成部分，其中亚洲干旱区每年释放粉尘量为800 Tg 左右，约占全球沙尘排放总量的一半，对东亚地区和北半球气候环境变化及生物地球化学循环过程产生重要的影响。亚洲粉尘的深入认识和研究，将为气溶胶辐射强迫以及其生态效应的准确估算提供重要的基础数据。高空亚洲粉尘较近地表粉尘的气候效应更显著，但有关高空亚洲粉尘的研究至今依然非常有限。青藏高原平均海拔4 km 以上，紧邻亚洲粉尘的释放源区，其高海拔地区的现代冰川很好地记录了对流层中上部的大气粉尘信息，为揭示高空亚洲粉尘的理化性质提供了一个重要途径。
       本研究选择了青藏高原北部的祁连山敦德冰帽、七一冰川、冷龙岭冰川，以及天山乌鲁木齐河源1 号冰川（天山1 号冰川）为研究区域。在祁连山地区，我们采集了七一冰川和冷龙岭冰川表层雪样品，并对包括已有敦德浅冰芯在内的所有样品中粉尘的稀土元素浓度及组成特征，以及敦德冰芯粉尘Sr-Nd 同位素组成特征等方面的分析；在天山1 号冰川区，每周一次或每两周一次地采集表层雪样品（2006－2007 年），并开展了雪冰中常量元素的溶解率，以及不溶粉尘的稀土元素组成特征等方面的研究。在此基础上，利用稀土元素及同位素示踪法对祁连山-天山雪冰中粉尘的来源进行探讨，结合NCAR/NCEP 再分析气象数据、MODIS 卫星遥感数据、CALIPSO 激光雷达数据以及HYSPLIT 反向气团轨迹模拟等多方面的资料，探讨了高空亚洲粉尘的主要传输路径。
       祁连山敦德冰芯粉尘及七一冰川和冷龙岭雪冰中粉尘的稀土元素球粒陨石标准化分配模式均表现为轻稀土相对富集和Eu 明显负异常。通过稀土元素示踪以及区域大气环流分析，发现塔克拉玛干沙漠可能是祁连山西段敦德冰帽和七一冰川重要的粉尘源区，而东段冷龙岭雪冰粉尘可能以局地粉尘物质的输入为主；然而巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的粉尘很难搬运到以上区域。此外，敦德冰帽中部分粉尘还可能接收来自柴达木盆地的部分粉尘，而七一冰川雪冰中粉尘则还可能受到来自库姆塔格沙漠及戈壁粉尘混合输入。敦德冰芯中粉尘的Sr-Nd 同位素研究显示敦德冰芯中粉尘与北太平洋风尘沉积及格陵兰雪冰中粉尘具有很好的相似性，表明敦德冰芯中粉尘可以较好表征远距离传输的亚洲粉尘，且进一步证实了塔克拉玛干沙漠是北太平洋风成沉积和格陵兰雪冰中粉尘的主要源区。
      天山乌鲁木齐河源1 号冰川表层雪中粉尘的稀土元素组成特征均表现为轻稀土富集和Eu 明显负异常；尽管雪冰中粉尘质量浓度存在明显的季节变化，但粉尘中稀土元素组成稳定且没有季节变化。稀土元素示踪和反向气团轨迹模拟研究表明，天山1 号冰川表层雪中粉尘主要来自于古尔班通古特沙漠及萨雷耶西克阿特劳沙漠等中亚干旱区，而塔克拉玛干沙漠粉尘有时也可以在此地区沉降但其贡献率相对较小。天山乌鲁木齐河源1 号冰川的雪冰中Na、K、Mg 和Ca 等元素溶解率的分析表明，元素Ca 和Na 较元素Mg 和K 更易溶于雪冰融水中；通过元素溶解率的比较发现这四个元素在雪冰中的淋溶序列为：Ca>Na>Mg>K；这些元素溶解率的波动主要受到大气粉尘干湿沉降过程以及雪冰后沉积过程影响。
       气象资料、遥感数据和气团轨迹模拟等研究表明，塔克拉玛干沙漠及周边地区是亚洲粉尘非常重要的释放源区之一，青藏高原北部上空大气粉尘含量明显高于高原南部地区。亚洲粉尘的垂直分布特征表明，粉尘可以到达海拔8~10 km 高空。典型沙尘暴事件的研究显示，塔克拉玛干沙漠粉尘在冷锋系统影响下扬起，而后随区域上升气流沿青藏高原斜坡向上抬升，并在高原上空上升气流的作用下越过周边高山升至对流层中上部（5km 以上），最终被高空西风携带至其下风区沉降。
       通过祁连山-天山雪冰中粉尘的元素特征研究和区域气象、遥感以及反向气团轨迹模型等方面的分析，可以看出高海拔雪冰中粉尘很好地记录了高空亚洲粉尘信息，为高空亚洲粉尘的深入研究提供了契机。亚洲粉尘源区存在具体的释放区，例如古尔班通古特沙漠，塔克拉玛干沙漠以及巴丹吉林-腾格里沙漠等多个源区，且粉尘的传输路径及其影响区域都存在一定差别。其中塔克拉玛干沙漠是太平洋沉积和格陵兰雪冰粉尘等亚洲粉尘远距离沉积物的重要源区之一，因此塔克拉玛干沙漠粉尘的释放强度、释放周期及其时空分布的变化都可能对全球气候系统和生态系统产生重要影响。

摘要 ......................................................................................................................................................... I
ABSTRACT........................................................................................................................................... III
第一章绪论 .............................................................................................................................................1
1.1 科学问题的提出及研究意义............................................................................................ 1
1.2 雪冰元素化学及亚洲粉尘研究进展................................................................................ 5
1.3 本论文的研究目标、研究内容与技术路线.................................................................. 22
第二章研究区概况...............................................................................................................................25
2.1 研究区沙漠分布概况..................................................................................................... 25
2.2 研究区的大气环流概况.................................................................................................. 27
2.3 祁连山-天山研究区概况................................................................................................ 32
第三章样品采集与实验分析...............................................................................................................37
3.1 样品的采集和处理......................................................................................................... 37
3.1.1 样品的采集......................................................................................................... 37
3.1.2 样品的前处理..................................................................................................... 39
3.2 实验分析......................................................................................................................... 40
3.2.1 元素分析............................................................................................................. 40
3.2.2 可溶离子分析..................................................................................................... 44
3.2.3 同位素分析......................................................................................................... 46
3.2.4 电导率和pH 分析............................................................................................... 47
3.2.5 粒度分析............................................................................................................. 47
3.3 示踪指标提取................................................................................................................. 48
3.3.1 稀土元素............................................................................................................. 48
3.3.2 Sr-Nd 同位素........................................................................................................ 48
3.4 遥感及气象相关资料..................................................................................................... 50
3.4.1 遥感资料............................................................................................................. 50
3.4.2 气象资料及HYSPLIT 模型............................................................................... 52
第四章祁连山-天山雪冰中粉尘的元素特征及示踪研究..................................................................53
4.1 雪冰中地壳元素溶解率初探........................................................................................... 53
4.1.1 天山1 号冰川雪冰中元素含量.......................................................................... 54
4.1.2 天山1 号表层雪中元素溶解率.......................................................................... 58
4.1.3 天山1 号冰川表层雪中元素的溶解.................................................................. 60

4.1.4 雪冰中地壳元素可溶率初步结论...................................................................... 63
4.2 祁连雪冰中粉尘的元素特征及其来源.......................................................................... 64
4.2.1 敦德浅冰芯中粉尘............................................................................................. 64
4.2.2 七一冰川及冷龙岭冰川雪冰中粉尘.................................................................. 75
4.3 天山雪冰中粉尘的元素特征及其来源.......................................................................... 88
4.3.1 天山1 号表层雪中粉尘的元素特征.................................................................. 88
4.3.2 天山1 号表层雪中粉尘的源解析...................................................................... 88
4.4 祁连山-天山雪冰中粉尘的元素组成及其来源的讨论................................................ 90
4.4.1 祁连山-天山雪冰中粉尘的元素特征................................................................ 90
4.4.2 祁连山-天山雪冰中粉尘的源区........................................................................ 91
4.5 本章小结......................................................................................................................... 92
第五章亚洲粉尘传输的研究...............................................................................................................93
5.1 卫星反演研究地区气溶胶特征...................................................................................... 93
5.1.1 研究区气溶胶光学厚度..................................................................................... 93
5.1.2 研究区气溶胶垂直分布..................................................................................... 94
5.2 HYSPLIT 反向气团轨迹模拟研究................................................................................. 96
5.2.1 天山1 号反向气团轨迹分析............................................................................. 96
5.2.2 祁连山地区反向气团轨迹分析........................................................................ 101
5.3 典型沙尘传输............................................................................................................... 102
5.3.1 两次典型的沙尘传输....................................................................................... 102
5.3.2 亚洲粉尘长距离传输....................................................................................... 107
5.4 本章小结....................................................................................................................... 108
第六章结论展望望.............................................................................................................................109
6.1 主要结论....................................................................................................................... 109
6.2 不足与未来展望........................................................................................................... 110
参考文献............................................................................................................................................... 111
个人简历...............................................................................................................................................129
致谢 ...................................................................................................................................................131