敦煌沙塵天氣研究揭示千年氣候變化

敦煌，作為古代絲綢之路的重要節點，不僅擁有豐富的文化藝術價值，還承載著豐富的歷史信息。然而，該地區頻發的沙塵天氣不僅威脅著生態安全，還對莫高窟、陽關等珍貴的歷史文化遺跡保護構成了挑戰。為此，深入研究敦煌沙塵天氣的歷史變遷，對于該地區的氣候環境治理和文化遺產保護具有重要意義。

近日，中國科學院西北生態環境資源研究院柳本立研究員團隊取得了一項重要科研進展，他們基于歷史文獻記錄成功重建了敦煌地區過去兩千年的沙塵天氣活動強度序列，為理解該地區歷史時期的氣候環境變化提供了寶貴的數據支撐。相關論文發表于《中國沙漠》。

千年氣候變遷的歷史見證

敦煌所處的河西走廊是中國北方主要的沙塵源地之一，也是中國風沙東移南下的大通道。這一地區沙塵活動的強度和頻率，不僅直接影響著當地生態安全和文化遺產的保護，還與整個西北地區乃至中國的氣候環境變化密切相關。因此，對敦煌沙塵天氣的深入研究，不僅具有科學價值，更具有深遠的現實意義。

“自2021年那場嚴重的沙塵暴之后，沙塵暴的頻率和強度似乎都在逐年增加，這引起了公眾的廣泛關注和諸多疑問。敦煌，這座承載著豐富歷史文化遺產的古城，其歷史文獻中可能蘊藏著關于沙塵暴的重要記載。出于好奇，我和團隊決定從文獻史料中去搜尋關于沙塵暴的記錄。”中國科學院西北生態環境資源研究院研究員柳本立告訴《中國科學報》。

盡管歷史上沙塵暴的記錄可能相對較多，但實際能用于科學研究的資料卻非常有限。通過統計和分析，團隊發現盡管敦煌地區文化遺產豐富，但關于沙塵暴的確切記載卻寥寥無幾。尤其是早期的記錄，例如漢朝時期的懸泉漢簡，“二月中送使者黃君，遇逢大風，馬警（驚）折死”只有短短幾句話記載了一次大沙塵暴事件，雖然詳細卻缺乏具體的年份信息，這極大地限制了對于沙塵暴歷史演變規律的理解。

面對這一挑戰，團隊開始思考如何利用敦煌及其周邊地區的歷史文獻資料，結合現代氣象觀測數據，來重建敦煌地區過去兩千年的沙塵天氣活動強度序列。 

西北生態環境資源研究院碩士研究生王伊蒙說：“沙塵暴作為一種大范圍的天氣過程，其傳輸路徑上的不同地區之間存在一定的相關性。因此，我們可以建立一個概率模型，通過分析和比較不同地區的歷史沙塵暴記錄，以此來推斷敦煌地區沙塵暴的發生頻率和強度。”

經過長時間的努力和深入研究，團隊成功利用這一方法找到了140多條可用的沙塵暴歷史文獻記錄，這些記錄覆蓋了從西漢至今的2000多年歷史。盡管這些記錄的數量相對于整個時間段來說仍然較少，但它們已經為我們理解敦煌地區沙塵暴的歷史演變規律提供了寶貴的線索。

敦煌沙塵天氣序列重建

然而，敦煌地區歷史文獻資料的稀缺性和不完整性也給研究帶來了挑戰。一些歷史時段上沙塵天氣的記載數量較少甚至缺失，這在一定程度上限制了研究的深度和廣度。為此，考慮在同一沙塵移動路徑上的不同地區，其沙塵暴的發生往往屬于同一天氣過程，研究團隊提出了建立地區間沙塵天氣關系的思路。通過利用不同地區的沙塵天氣史料記載信息相互補充，以彌補敦煌地區歷史文獻記錄相對稀少的不足。

在具體的研究過程中，團隊使用了國家氣象信息中心發布的《1954—2007年中國強沙塵暴序列及其支撐數據集》作為基礎數據。通過對河西地區各站點的強沙塵暴記錄進行分析和整理，成功將它們劃分為不同的沙塵天氣過程，并將間隔時間小于24小時的記錄視為同一次沙塵天氣過程。此外，還利用敦煌市氣象局提供的沙塵暴和揚沙數據，進一步完善了數據集。

“為了驗證和補充研究結果，我們選取了鄰近或覆蓋敦煌地區的多種自然代用資料進行對比分析。這些資料包括青海敦德冰芯的微粒濃度序列、柴達木盆地蘇干湖和天山東段巴里坤湖沉積物中的粗粒含量和磁化率序列等。這些自然代用證據提供了反映歷史時期沙塵暴活動頻率、干濕變化和溫度變化的寶貴信息。”柳本立說。

據研究結果顯示，敦煌地區沙塵天氣強烈且頻發時期主要集中在280—351年、1440—1550年、1720—1840年、1900—1952年四個階段。這些時期與周圍地區自然代用證據所反映的沙塵高發時期基本一致，且大致對應于干旱、寒冷時段。這一發現不僅揭示了敦煌地區沙塵天氣的變化規律，也為理解該地區歷史時期的氣候環境變遷提供了重要線索。

“這些發現不僅有助于更深入地理解沙塵天氣的形成機制和演變規律，也為預測和防范沙塵天氣提供了科學依據。”柳本立表示，同時，也應注意到政治動蕩和歷史文獻記載數量的減少對沙塵天氣記錄的影響，這提示我們在研究歷史時期沙塵天氣時需要綜合考慮自然和人為因素。

位于極端干旱區的敦煌面臨著環境和人為因素帶來的多重壓力，其中頻發的沙塵天氣將直接影響敦煌的生態安全及莫高窟、陽關等歷史文化遺跡的保存。在此背景下，借助該地區相對豐富的史料記載，開展敦煌歷史時期沙塵天氣的研究，有助于全面認識該地區歷史時期自然和人文環境演變過程。

此外，由于部分史料文獻關于沙塵天氣記錄稀少，為填補這些空白時段的資料，研究團隊還建議加強國內外合作研究，深入挖掘海外流失文獻的價值。那些流失海外的文獻中可能蘊含著大量關于敦煌及河西走廊地區沙塵天氣的珍貴記錄，對于完善沙塵天氣序列、深入理解歷史時期的氣候環境變化具有重要意義。

相關論文鏈接：https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00160

  研究區及對比代用資料點。西北生態環境資源研究