研究揭示粉尘对全球生物地球化学循环与气候的影响地球化学循环气候源区碳循环粉尘通量

全球主要大洋盆地粉尘通量晚新生代以来阶段性增加与全球变冷显著同步

该研究成果11月11日在线发表于《自然综述：地球与环境》。

"这一全球性趋势在北大西洋、北太平洋、菲律宾海及南大洋等关键区域均有清晰记录。"文章的共同通讯作者，方小敏院士说。研究还进一步揭示，粉尘通量增加对北太平洋和南大洋生产力的影响存在显著区域差异（图2）。在南大洋，粉尘是冰期亚南极海域的关键铁源，有效提升了生产力。在北太平洋，其效应则更为复杂：尽管粉尘通量早有增加，但低纬度地区直到中更新世，随着粉尘自身磷（P）和二价铁（Fe2+）含量的提升，才引发浮游植物群落从颗石藻向固碳作用更强的硅藻转变，并强化了南海的初级生产力；而亚北极太平洋因受其他营养源（如上升流）影响，生产力未同步提升。这些差异凸显粉尘的"施肥效应"不仅取决于通量变化，更由其来源、成分和元素生物可利用性共同决定。证据显示，亚洲冰川源粉尘因富含活性营养元素（如P和Fe2+），其影响远高于高度风化的北非粉尘（图3）。中更新世以来，输入北太平洋的亚洲粉尘营养通量因青藏高原冰川侵蚀加剧而猛增一到两个数量级，与该海域生产力和群落突然变化直接对应，证实了不同源区粉尘的施肥潜力存在本质区别。

亚洲与北非粉尘对全球碳循环及气候影响的机制对比。关键区别在于亚洲冰川源粉尘富含活性铁、磷等营养盐，对北太平洋的“施肥效应”显著，而高度风化的北非粉尘此类效应较弱。因此，全球变暖导致的冰川源粉尘减少，可能显著削弱其对海洋生产力的施肥作用。箭头与棕色阴影分别标示粉尘主要传输路径与源区。

研究团队认为，未来粉尘研究三大核心方向为：整合现代观测、藻类培养实验与多指标古气候重建，系统量化全球主要粉尘源区（如撒哈拉、亚洲干旱区）的营养成分及其生物可利用性；利用地球化学指标，在北太平洋等关键区域建立粉尘输入与海洋碳汇的定量关联，评估其导致的碳汇效应；最终建立包含粉尘组分与生物反馈过程的区域化参数方案，将其嵌入地球系统模型，以显著提升对粉尘-碳循环-气候互馈机制的模拟与预测能力。