黃土與環(huán)境

一、為何研究黃土高原的黃土
全球變化研究中的一個(gè)重要方面是研究過(guò)往、現(xiàn)在和未來(lái)的天氣環(huán)境變化。有人曾形象地指出，新近時(shí)期古天氣環(huán)境的歷史是躲在大自然用密碼寫(xiě)就的一本本“秘笈”當(dāng)中的，世界各地的科學(xué)家們正在解釋和讀懂三本這樣的“秘笈”：一本是深海沉積，一本是南極和格陵蘭的冰蓋，還有一本則是中國(guó)的黃土高原。黃土高原是具有全球意義的研究對(duì)象。
為什么人們?nèi)绱酥匾朁S土高原？
首先，與極地和深海不同，黃土高原位于人類過(guò)往和正在居住的地球的陸地表面；另外，最近的研究還證實(shí)，它是迄今為止被發(fā)現(xiàn)的歷時(shí)最長(zhǎng)（約2200萬(wàn)年）、最完整的古天氣記錄的保存者。
中國(guó)的土地上擁有這樣一本“秘笈”，而且已經(jīng)讀懂了一部分，這令我們深感幸運(yùn)。當(dāng)然，還有很多更加引人進(jìn)勝的故事等待我們往解譯。這是一項(xiàng)嚴(yán)厲而又艱巨的任務(wù)，也是一次振奮人心的挑戰(zhàn)。黃土高原秘密的不斷發(fā)現(xiàn)，提示著地球科學(xué)一個(gè)新時(shí)期的到來(lái)，至少在亞洲大陸上是如此。
作為大自然打造的三個(gè)近代天氣環(huán)境檔案庫(kù)之一，黃土高原的獨(dú)特之處在于，這里生活著上億的人口。他們擁有百萬(wàn)年的歷史；他們的生活和未來(lái)的發(fā)展需要科學(xué)；他們需要熟悉自己在自然界所處的位置，需要了解祖先和自身所經(jīng)歷的復(fù)雜的環(huán)境演化歷史。
黃土高原是由黃土構(gòu)成的。什么是黃土？形象地說(shuō)，黃土就象人們常見(jiàn)的、發(fā)生在我們身邊的“沙塵暴”。2002年3月18日北京就出現(xiàn)過(guò)一次特大沙塵暴。近年來(lái)，人們對(duì)北方發(fā)生的沙塵暴非常留意。國(guó)家也已投進(jìn)大量資金治理由于不公道利用土地而產(chǎn)生的沙塵暴源地和影響地，以保障我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
從沙塵暴的物質(zhì)成分來(lái)看，它與黃土十分接近。黃土是一種風(fēng)成沉積，主要由粒徑為0.01～0.05mm的粉砂級(jí)顆粒組成，成分包括石英（約占60%）、長(zhǎng)石、云母等和少量重礦物，富含碳酸鈣(7%～30%)。黃土多大孔隙、松軟且具有濕陷性。
我國(guó)古代稱沙塵暴類型的降塵為“雨土”，根據(jù)孫繼敏和張明銀的研究，自1966年到1999年，174個(gè)氣象臺(tái)站共記錄了60次能見(jiàn)度在1公里以內(nèi)、中等嚴(yán)重程度、持續(xù)2天以上的沙塵暴。最近40年來(lái)的降塵記錄說(shuō)明，中國(guó)黃土高原是亞洲風(fēng)塵的一個(gè)沉降區(qū)，以蘭州為中心，共發(fā)生過(guò)24次降塵。這與地質(zhì)上黃土高原的黃土堆積以蘭州為最厚是一致的。中國(guó)大陸降塵的次數(shù)和厚度都是以蘭州為中心的。
以近代沙塵暴作為黃土形成過(guò)程的參照來(lái)研究，黃土高原是一個(gè)巨大的自然實(shí)驗(yàn)室。黃土的發(fā)生和沉降記錄表明，黃土高原是一個(gè)積累了至少2200萬(wàn)年、基本連續(xù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)室，一個(gè)可供重建2200萬(wàn)年以來(lái)黃土高原及其周邊地區(qū)環(huán)境演變歷史的實(shí)驗(yàn)室，可提供這個(gè)地區(qū)未來(lái)發(fā)展的情景(scenario)。
黃土高原這個(gè)自然實(shí)驗(yàn)室的內(nèi)容是什么呢？是研究今天干旱化的環(huán)境及過(guò)往和未來(lái)的景象。黃土高原的風(fēng)塵沉積（黃土和古土壤）可以直接指示其物質(zhì)來(lái)源區(qū)的干旱化過(guò)程，風(fēng)力搬運(yùn)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制；沉積速率、粒度變化等天氣指標(biāo)還可以和其他兩本“秘笈”中的章節(jié)相對(duì)應(yīng)。它可以告訴我們黃土沉積的時(shí)空特征和規(guī)律，也就是它自己的“歷史”，同時(shí)幫助我們解讀其他兩本“秘笈”。
二、黃土高原簡(jiǎn)介
黃土高原分布于北緯34

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