数千キロメートルにわたる大気中の無機粉塵 (土壌など) の輸送は、地球システムの重要な構成要素です。輸送中、つまり大気中にある間、ダストは放射交換を変化させます。つまり、大気温度に影響を与えます (通常、正味の冷却を引き起こします)。したがって、時間の経過に伴う地球規模のほこりの変化は、過去の地球の温度に影響を与えた可能性があります。
さらに、ダストは、大気中の雲の凝縮核の数を増やすことにより、降水に影響を与えます。ほこりの堆積は、切望されていた栄養素で生態系を肥沃にします。ほこりは、海洋植物プランクトンの生産を刺激する遠く離れた海や、アマゾンなどの一部の熱帯雨林など、多くの環境にとって重要な栄養源です。植物プランクトンによる一次生産はC02になるから 大気からのドローダウン、ほこりは温度に二次的なフィードバックを及ぼし、再び冷却をもたらします.
したがって、全体として、現在と過去の両方の粉塵の放出と堆積率を再構築すると、気候と生物地球化学的プロセスの両方に関する重要な情報が得られます。しかし、塵の輸送速度と、過去の気候変動を引き起こす役割については、まだほとんどわかっていません。例えば、ダスト放出の変化が、第四紀に地球の気候を氷河期と間氷期の間で変化させたという仮説が立てられているが、この考えをより完全に検証するには、地球システムのモデル化と組み合わせた過去のダスト放出の両方の記録が必要である.
地球のシステム内の変化を促進する役割を果たすことに加えて、粉塵の排出率は、地表の状態と気候の変化にも対応しています。例えば、乾燥度が高まると、粉塵の排出量が増加すると予想される場合があります。そのため、時間の経過に伴う粉塵の堆積率を再構築することで、水力気候の状態 (湿潤と乾燥) や人間の土地利用の変化 (農業慣行の変化など) など、粉塵源地域の変化する条件を追跡することができます。
ダストソースとシンク
ダスト輸送は、重要な地球規模の堆積プロセスです。現在、世界の主要な粉塵の発生源は、北アフリカ (サハラ砂漠)、中国北西部、オーストラリアなどの砂漠など、高温乾燥および半乾燥地帯です。これらの地域の多くでは、粉塵としての土砂の輸送量が河川の土砂輸送量を上回っています。しかし、過去には、氷河のアウトウォッシュ平原などの寒冷気候の粉塵源がはるかに重要でした.
ダストの重要性にもかかわらず、時間をかけてダスト堆積率を再構築することは簡単ではありません。これは、数千キロメートルにわたって数百万トンの塵を運ぶことができる大規模な砂塵嵐が、非常に広い範囲に及ぶにもかかわらず、しばしば非常に薄い塵の堆積物をもたらすためです.ただし、ほこりが唯一の堆積物源であることが多い氷床や氷原内など、ほこりがより簡単に認識できる環境もあります。氷床コアから再構成された粉塵堆積の記録は非常に貴重であるが、適切な氷原は極地や高山環境などのいくつかの場所に存在し、どちらも主要な粉塵輸送経路の外にある可能性がある.他の環境での粉塵堆積の再構築は、より複雑になる可能性があります。それでも、粉塵堆積の記録は、泥炭堆積物 (泥炭湿地) や湖の堆積物などの環境から構築できます。
場合によっては、粉塵が鉱物堆積物の唯一または主要な原因であり、粉塵を分離して分析することができます。しかし、多くの場合、河川によって運ばれる集水域由来の堆積物は重要です。これらの環境では、地球化学フィンガープリンティング技術を適用して他の物質から粉塵を分離することで、粉塵成分を分離することができます。ダストの地球化学的フィンガープリンティングの適用は、ダストを非ダストから分離するよりもはるかに先に進むことができます。また、粉塵がどこから来たか (その発生源地域) を調べることにも適用できるため、気候の変化や人間の土地の変化に応じて、さまざまな粉塵の発生源領域が時間の経過とともにどのようにオンまたはオフに切り替わったかを追跡するために使用できます。
ダスト源の地球化学的フィンガープリンティングは、堆積したダストサンプルの化学的特徴をそのソース領域の化学的特徴と照合することによって機能します。これが可能なのは、さまざまなダスト源地域が、堆積物が由来する岩石の特徴を反映する独自の地球化学的特性を持っているためです。この地球化学的フィンガープリントは、風によって堆積物が運ばれた後、その輸送および堆積中に保存され、最終的にソースエリアの起源が堆積したダストサンプルを特定できるようになります.
ダストを使用してオーストラリアの水力気候の進化を再構築する
再構築された長距離ダスト輸送-堆積の記録は、乾燥および半乾燥環境内の広範な環境変化を理解する上で重要な価値を保持しています。ほこりの排出量の増加は乾燥の増加を反映しているとしばしば想定されてきましたが、私たちの結果はそうではないことが多いことを示しています。オーストラリアは南半球最大の粉塵発生源であり、風力システムがオーストラリアから粉塵を周囲の海や他の陸地にまで運びます。過去 8000 年にわたるニュージーランドの高山泥炭湿原におけるオーストラリアの粉塵堆積率を再構築し、地球化学フィンガープリンティングを使用して、オーストラリア産の粉塵を湿原内の他の物質から分離しました。これらの結果は、ニュージーランドにおけるオーストラリアの粉塵の堆積が過去 8000 年間で平均 0.6 g/m/年 (または 10 年ごとに 6 グラム) であることを示しており、オーストラリアの粉塵がニュージーランドの生物地球化学プロセスに大きく寄与していることを示しています。
この結果はまた、オーストラリアの水質気候条件の変化に対応して、オーストラリアのダスト堆積が強化された期間が発生したことを示しました。たとえば、完新世の初期から中期 (8,000 ～ 4,500 年前) には、粉塵の堆積率は比較的低く、粉塵の大部分はオーストラリア南東部の半乾燥地域から発生していました。重要なことに、オーストラリア中央部のエア湖盆地は、この期間中、粉塵源として活動していませんでした。これは、エア湖盆地が今日オーストラリアからの最大の粉塵源であるにもかかわらずです。広大なエア湖流域からのこの期間の記録はほとんどありませんが、既存の証拠は、この時期にオーストラリアのモンスーンがより活発で、降雨が流域に溢れていたことを示唆しています。 . 4,500 年前以降、エア湖盆地は粉塵の発生源として機能し始めました。これは、オーストラリアの水力気候パターンが大規模に再編成され、現在のような状況になったことを示唆しています。この変化は、オーストラリア中部の一般的な乾燥を反映していますが、気候変動の増加も暗示している可能性があります。
オーストラリアの粉塵排出量のピークは、約 4,000 ～ 2,500 年前に発生し、エルニーニョ南方振動 (ENSO) 気候変動の増加の記録と一致しています。これは偶然ではないと考えています。つまり、強化された ENSO 活動は、オーストラリア中央部の川が流れ、氾濫原と一時的な湖に新鮮な (きめの細かい) 堆積物をもたらす、湿ったエルニーニョ イベント間の切り替えによって特徴付けられます。その後、乾燥したエルニーニョ現象が発生すると、この堆積物が乾燥し、風によって運ばれます。したがって、興味深いことに、完新世中期から後期にかけての粉塵排出量のピークは、気候変動のピークと一時的に一致し、発生源地域での堆積物の継続的な再供給が粉塵排出量の増加をもたらすことを意味します。
ヒューマン ダスト リンク
自然環境の変動に対応することに加えて、粉塵の排出は人間の活動にも対応している可能性があります。オーストラリア南東部の半乾燥地帯マレー ダーリング盆地 (MBD) は、オーストラリアの主要な農業地域であり、農産物の 40% を生産しています。盆地の東端 (風下側) にあるスノーウィー マウンテンズからの高山泥炭コアは、1850 年代からの盆地での農業の発展に伴い、粉塵の堆積を変化させています。泥炭コアは、盆地に羊、牛、および作物生産が導入された後、粉塵の堆積率が約 4 倍増加したことを示しています。この場合、硬いひづめのある動物 (保護土壌クラストを破壊する) の導入、関連する植生の伐採、および水の転用 (灌漑) に対応して、粉塵の排出量が増加しました。これらは集合的に土壌を風食にさらします。
主要な干ばつイベントは、中心部での粉塵の堆積が強化されたエピソードとして際立っています。これらの干ばつの出来事は、1890 年代から 1940 年代にかけての盆地での砂塵嵐と風食の劇的な口頭報告と一致しており、この期間はオーストラリアのダスト ボウルと呼ばれています。重要なことに、泥炭湿原の記録により、1980 年代からの粉塵の堆積が減少しました。このとき、オーストラリアでは土壌保全対策とプログラムの改善が広く開始されました。その結果、調査されたコアは、土壌保全を改善するための協調管理の価値を際立たせているようです。
ほこりの役割を理解する
過去数十年にわたって、変化する粉塵排出量と地球のシステムにおける粉塵の役割を理解する上で大きな進歩がありました。しかし、まだ学ぶべきことがたくさんあります。ダスト放出の古記録はまだ比較的少なく、その結果、時間の経過によるダスト放出の制御と、地球のシステムへのダストの寄与の両方が完全に理解されていません。特に、粉塵の堆積の記録は、過去の風速と気団循環パターンを再構築する上で大きな可能性を秘めています。さらに、生態系の肥沃化に対する粉塵の堆積の寄与。土壌形成を介して、完全に調査されていないままです。しかし、粉塵の放出が環境の変化に敏感に反応することは明らかであり、したがって、長期的な粉塵の堆積の記録を開発することは、景観に対するボードスケールの変化に関する重要な情報を提供する能力を持っています.
これらの調査結果は、「古塵の記録:過去の環境を理解するための窓」という題名の記事で説明されています。この記事は、最近ジャーナル Global and Planetary Change に掲載されました。 この作業は、ウーロンゴン大学のサミュエル K. マルクスとジェームズ N. フーパー、ダブリンのトリニティ カレッジのバルズ S. カンバー、クイーンズランド大学のハミッシュ A. マクゴーワン、ビクトリア大学ウェリントンのリンダ M. ペザリックによって行われました。 、 グリフィス大学の Grant H. McTainsh、 チャールズ ダーウィン大学の Nicola Stromsoe、 メルボルン大学の Jan-Hendrik May。
