研究分析了过去两个冰川周期中大气层上层的尘埃传输

阿根廷西北部干燥的普纳高原的尘埃是最后两个冰川周期中营养不足的南太平洋铁的重要来源——尤其是在这些周期的开始阶段。这是奥尔登堡大学地球化学家 Torben Struve 博士领导的一组研究人员 在国家科学院院刊上发表的一项研究的主要发现。

根据该团队的理论，急流环流——在几公里的高度从西向东流动的强大气流——携带了安第斯山脉东侧的细小矿物颗粒，并将它们几乎一路输送到南极大陆周围到东南太平洋。使用海底沉积物芯作为气候档案，研究人员能够重建周围大陆上各种尘埃源的贡献。

大气尘埃是气候系统的重要组成部分。一方面，细小的尘埃颗粒会影响地球的能量收支，因为它们会反射高海拔地区的入射阳光，从而产生冷却效果。另一方面，矿物颗粒可以将铁和锰等营养物质带到偏远的海域，在那里它们会刺激藻类的生长。

当藻类死亡并沉入深海时，它们会从大气中去除二氧化碳，这也具有降温作用。这些机制在偏远且缺铁的次极地南大洋可能特别有效，因此南半球尘埃循环的变化被认为在过去冷冰期和暖间冰期之间的自然交替中起着重要作用。因此，粉尘的来源和传输途径一直是人们深入研究的课题。

在整个研究期间，来自南美洲的沙尘占主导地位

Struve 的团队分析了南太平洋副极地海底的沉积岩芯，其中的沉积物可以追溯到 26 万年前，因此涵盖了两个冰川周期。利用核心尘埃部分的地球化学指纹，研究人员能够确定来自南美洲、南非、澳大利亚和新西兰的颗粒在两个冰川周期的不同阶段所占的比例。

“我们惊讶地发现，在整个研究期间，来自南美洲的灰尘占主导地位，尽管它必须从源头经过很长的距离才能到达我们的采样点，”该论文的第一作者 Struve 说。

根据分析，高达三分之二的粒子起源于那里，这一比例在冰川周期开始时尤其高。靠近采样点的陆地块，如澳大利亚和新西兰，仅占沉积灰尘的一半多一点，而且时间相对较短。他们的贡献尤其在冰川期末期增加，当时全球气温开始再次升高。

研究人员从这些数据中得出结论，南美尘埃是从东安第斯山脉的高海拔源区排放到急流中，并在大气层上层环绕南极洲传播的。相比之下，来自澳大利亚和新西兰低海拔源区的尘埃颗粒被雨水更快地冲出大气层，因此它们很少能达到这样的高度进行长距离传输。

研究表明，大部分南美尘埃来自横跨今阿根廷西北部和玻利维亚南部的安第斯山脉地区，海拔高达 5,000 米。该地区包括普纳高原的部分地区和安第斯山脉中部干燥的高谷。然而，直到现在，作为南大洋铁的潜在来源，它还很少受到研究人员的关注。该团队报告说，在冰河时代，来自该地区的尘埃含有更高比例的生物可利用铁，这可能是由于源区的冰川活动增加所致。

冰河时期所有来源的粉尘产量都增加了

该研究得出结论，与较温暖的间冰期相比，冰川期所有来源的粉尘产量都增加了，结果是粉尘中的铁输入量增加了三到六倍——这一发现证实了早期的研究在凉爽的气候条件下比在温暖的时期更干燥，而且大概也更有风。研究小组还在数据中发现证据表明，南极洲周围盛行的西风在冰河时代末期和温暖的间冰期期间向南移动或减弱。

Struve 指出，这些发现可能有助于更好地了解南半球冰期和间冰期的交替。这位地球化学家补充说：“南大洋的天然铁施肥究竟是如何放大这些气候变化的，目前还不完全清楚，”但他强调，新数据提供了宝贵的见解，可以纳入当前的地球系统模型，这反过来又可以提供所涉及过程的更详细的图片。

然而，Struve 指出，这项研究无法回答用铁对营养缺乏的海洋区域进行人工施肥以降低当前气候变化速度是否有意义的问题。“对此我会非常谨慎——要取得显着效果，你需要长时间、大规模地向偏远海域供应生物可利用的铁。这似乎不太可行。

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