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摘要
大气粉尘是地球系统的重要组成部分,沙尘暴是诸多国家尤其是中国面临的严峻环境问题.亚洲东部地区2021年3月15～16日发生的特大沙尘暴事件是过去十年中最大的一次,为从多学科角度理解同一天气过程下粉尘传输机制也提供了独特机遇.本研究在同一特大沙尘暴事件中不同地点系统采集了新鲜粉尘样品,采样地点涉及西起嘉峪关东至济南等受沙尘暴影响的9个不同城市.这种系统的采样策略使我们能够通过分析不同样品稀土元素、Sr-Nd同位素组成并结合高时间分辨率遥感数据和实时气象数据,从粉尘物质成分变化的角度探讨粉尘释放和传输过程.结果显示,外部物源是本次沙尘暴物质的主要来源(>70%),携带粉尘的气团运动轨迹途经的土地覆盖类型决定了粉尘系统的发育过程及强度.利用地球化学端元模型及新鲜降尘的Sr-Nd同位素组成并结合背光散射雷达监测数据(CALIPSO)及MODIS影像,定量评估了"3·15"特大沙尘暴事件期间中国北方不同地点降尘的潜在物源贡献.结果表明,最初起源于蒙古戈壁的细粒沉积物贡献显著,但各个城市附近的沙漠/沙地仍然是沙尘暴物质的主要补给来源.本研究为亚洲特大沙尘暴期间的粉尘传输机制提供了基于遥感观测和地球化学分析的直接证据,揭示了粉尘系统从源到汇是一个复杂且随时进行物质交换的开放系统,大规模沙尘暴的粉尘物质高度混合,物质成分接近上地壳平均值,远源输送和沿途补给是维持粉尘系统发育的重要机制.
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