西風(fēng)環(huán)流與帕米爾-天山相互作用導(dǎo)致晚漸新世中亞干旱環(huán)境分異
亞洲中部干旱區(qū)是全球最大的內(nèi)陸型干旱區(qū)，是北半球最重要的粉塵源區(qū)，也是“絲綢之路”核心區(qū)。該地區(qū)新生代（距今6500萬年以來的地質(zhì)時(shí)期）干旱環(huán)境演化歷史及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究，能為理解我國干旱-季風(fēng)耦合環(huán)境何時(shí)、何因形成提供關(guān)鍵證據(jù)。
傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，亞洲季風(fēng)是內(nèi)陸干旱化和全球環(huán)境事件（如新生代全球降溫）與區(qū)域構(gòu)造事件（如青藏高原隆升 & 副特提斯海的退縮）的聯(lián)結(jié)紐帶，然而，越來越多的證據(jù)表明，西風(fēng)環(huán)流位置和強(qiáng)度的變化是現(xiàn)今亞洲內(nèi)陸氣候環(huán)境變化的主因，西風(fēng)環(huán)流與帕米爾-天山的相互作用對干旱區(qū)內(nèi)部氣候環(huán)境格局的形成演化有重大影響（圖1），且可能通過與亞洲季風(fēng)的協(xié)同作用對我國北方氣候環(huán)境變化產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。但地質(zhì)時(shí)期西風(fēng)環(huán)流與帕米爾-天山的相互作用過程及其氣候環(huán)境效應(yīng)還缺少研究。
圖1 現(xiàn)代觀測：亞洲中部氣候環(huán)境顯著的東西向分異
中國科學(xué)院青藏高原地球科學(xué)卓越創(chuàng)新中心主任、蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院西部環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳發(fā)虎院士團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)這一國際前沿科學(xué)問題，圍繞中亞塔吉克盆地早新生界地層開展了深入的研究工作，聯(lián)合美國、德國、塔吉克斯坦等多家研究機(jī)構(gòu)，基于可信的古地磁年代標(biāo)尺，綜合碳酸鹽穩(wěn)定氧同位素、沉積相、元素地球化學(xué)、粘土礦物等證據(jù)，發(fā)現(xiàn)自~2500萬年開始，帕米爾-天山西側(cè)迎風(fēng)坡氣候變濕、碳酸鹽氧同位素整體偏負(fù)，而東側(cè)背風(fēng)坡干旱化顯著加劇、碳酸鹽氧同位素整體偏重（圖2），據(jù)此提出了亞洲內(nèi)陸氣候環(huán)境自~2500萬年開始產(chǎn)生顯著的東西向分異。并結(jié)合數(shù)值模擬和構(gòu)造證據(jù)（圖3），論證了帕米爾-天山部分山體可能在~2500萬年已隆升到能產(chǎn)生環(huán)流效應(yīng)的臨界高度（~3000 m a.s.l.），揭示了帕米爾-天山的構(gòu)造抬升及其對西風(fēng)環(huán)流的機(jī)械分流是亞洲內(nèi)陸氣候環(huán)境格局形成的主因，為認(rèn)識(shí)新生代亞洲內(nèi)陸干旱環(huán)境的時(shí)空演變歷史及可能驅(qū)動(dòng)機(jī)制提供了新視角，也為認(rèn)識(shí)西風(fēng)-季風(fēng)協(xié)同作用過程及其氣候環(huán)境效應(yīng)提供了西風(fēng)區(qū)的長序列地質(zhì)記錄。
圖 2 地質(zhì)記錄：~25 Ma以帕米爾-天山為界出現(xiàn)顯著東西向分異
圖 3 數(shù)值模擬：帕米爾-天山的構(gòu)造抬升，導(dǎo)致中亞變濕，我國西北干旱化加劇，西北干旱區(qū)降水由冬雨型轉(zhuǎn)為夏雨型，現(xiàn)今中亞氣候環(huán)境格局開始形成。
該研究成果以“The role of the westerlies and orography in Asianhydroclimate since the late Oligocene”為題，在國際地學(xué)頂級(jí)期刊Geology（地質(zhì)學(xué) #1）在線發(fā)表。蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院西部環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王鑫副教授為第一作者，通訊作者為王鑫副教授和陳發(fā)虎院士，通訊單位為蘭州大學(xué)和青藏高原研究所。得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（41672158），第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究（2019QZKK0602）、美國自然科學(xué)基金項(xiàng)目 (EAR-1450917) 和德國亥姆霍茲聯(lián)合會(huì)青年基金項(xiàng)目 (PD-301)的聯(lián)合資助。
近年來，陳發(fā)虎院士和孫東懷教授領(lǐng)銜的蘭州大學(xué)粉塵和內(nèi)陸干旱化研究團(tuán)隊(duì)，圍繞新生代亞洲內(nèi)陸干旱環(huán)境變化歷史及主控因素，先后在騰格里、巴丹吉林、烏蘭布和、古爾班通古特沙漠實(shí)施了沙漠鉆探（西部環(huán)境鉆探計(jì)劃），在我國新疆和境外的伊朗、塔吉克斯坦等地開展了系統(tǒng)的黃土古氣候研究工作，在中國沙漠的形成時(shí)代、中亞西風(fēng)區(qū)干旱環(huán)境變化及其與東亞季風(fēng)區(qū)的相位關(guān)系、早新生代亞洲內(nèi)陸環(huán)境格局的形成演變等研究方向，取得了一系列極富特色的研究成果，已在Geophysical Research Letters、Quaternary Science Reviews、Palaeo3、Scientific Reports、中國科學(xué)：地球科學(xué)等國內(nèi)、外知名期刊發(fā)表多篇研究論文，極大拓展了人們對亞洲中部干旱環(huán)境起源和沙漠形成歷史及原因的認(rèn)識(shí)。本次Geology文章的發(fā)表是研究團(tuán)隊(duì)取得的又一項(xiàng)新的重要研究成果。