近期国际知名地学期刊《Global and Planetary Change》以“Climate and topography controls on chemical weathering in Changjiang River Basin”为题，在线发表我室博士生王是君的研究成果，揭示流域高坡度区地形和气候控制长江各支流沉积物化学风化程度。
大陆硅酸盐风化是地表重要的碳汇，对全球气候变化和碳循环有重要意义。研究流域尺度的化学风化程度和影响因素，有利于理解大陆风化的内在机制及其与气候环境的相互联系。然而，大河流域构造及地形条件复杂，既有陡峭的山区，也有广阔平坦的平原，不同地区的地形地貌及气候特征有明显差异。如何量化大型流域的环境参数，科学评估流域内环境参数与风化程度的关系，是流域尺度风化研究的一个难点。
该研究以长江流域为例，计算了长江各支流沉积物的化学蚀变指数CIA，探究各支流地形和气候等环境因素对沉积物CIA的影响。前人研究表明长江沉积物主要来源于上游山区，因此该研究提取了长江流域内坡度大于5°（长江流域平均坡度）的高坡度区域，将其定义为沉积物的主要供应区（图1）。在此基础上，分别计算了长江各支流高坡度区内的气候（温度和降雨）和地形（海拔和坡度）参数平均值，及各支流整个流域内气候和地形的参数平均值。
通过比较两种不同算法得到的环境参数平均值与沉积物CIA的相关性，该研究发现高坡度区各环境参数与CIA的相关性更好（图2），这表明沉积物CIA表征的流域化学风化可能主要发生在构造活跃的山区。海拔、坡度及剥蚀速率和CIA均呈显著的负相关，表明较高的海拔和坡度会促进物理侵蚀，进而对沉积物的化学风化产生抑制作用。温度与降水和CIA呈显著的正相关，表明温暖潮湿的气候会促进沉积物的化学风化。此外，过高的降水条件下，降水对CIA的促进作用不太明显，可能是高坡度区的温度敏感性和土壤水分可用性的限制。
图1 长江主要支流流域的高坡度区
图2 各支流沉积物CIA和整个流域（a, c, e, g）及高坡度区（b, d, f, h）环境参数的相关性
该论文第一作者是我室博士生王是君，通讯作者为李超副教授，合作者包括杨守业教授、Nicholas Ng博士和博士生段知非。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和上海市自然科学基金的资助。