沙尘暴来源、特征、变化规律与大气环流和气候变化密切相关,它既是全球和区域气候变化的产物,也对全球和区域气候变化产生重要影响,是全球海-陆-气耦合演化研究的关键纽带.历史时期沙尘暴研究和全球变化中关于沙尘暴研究的主要基础是(1)极地与青藏高原冰岩芯和海底沉积物中所含沙尘气溶胶的数量与化学组成与黄土高原黄土的相似性;(2)它们各自所纪录的气候变化在过去15万年中无论在万年尺度还是千年尺度上可进行很好的对比;(3)大气环流与示踪剂研究表明,环流体系可以将中国大陆产生的气溶胶带到北半球高纬地区.但是,这些结论缺少与当代沙尘气溶胶化学组成的对比分析,不明确当代沙尘气溶胶来源、特征、变化规律及其与大气环流和气候变化的确切关系,因而阻碍了对沙尘气溶胶在全球气候变化和耦合演化研究,也不利于对黄土和冰芯中高分辨率沙尘古气候记录的提取和解释以及沙尘暴在区域气候灾害中的作用与机理的认识.兰州地区沙尘暴微量元素示踪研究可以加深对现代沙尘暴源区位置、发生规律及其所反映的大气环流的认识,并对地质历史时期冰芯、水下沉积物、黄土记录等中沙尘暴的识别、源区位置、发生规律及其所反映的大气环流和气候变化研究提供新的研究思路和研究途径.对中国移动沙丘反映的沙漠风向、寒潮路径与冷高压高压位置、沙尘暴形成的大气环流特征、沙尘暴运移路径以及沙尘暴多发区分布特征等的研究初步认为兰州地区沙尘暴主要有西部和北部两个源区.兰州地区沙尘暴西部源区包括柴达木盆地、塔里木盆地、准噶尔盆地以及河西走廊、巴丹吉林沙漠等地区,北部源区包括腾格里沙漠、毛乌素沙漠以及蒙古中西部和蒙古国南部等地区.对中国西北地区沙尘暴源区地表进行大量采样,对样品中沙尘暴粒级组分(<88μm)的微量元素调查与分析表明,西部源区明显比北部源区富集微量元素.建立起中国西北沙尘暴源区微量元素数据库.现代沙尘暴的源区微量元素含量、元素组合存在明显差异,西部源区比北部源区富含Zr、Hf、Ta、Nb、W等微量元素,为沙尘暴源区微量元素示踪提供良好的背景条件.对2001年沙尘天气气溶胶和2002年春季(3-5月)兰州地区气溶胶逐日连续取样,并进行微量元素化学分析.结合对沙尘暴过程卫星影象和气象观测分析给出了兰州地区典型沙尘暴事件-源区序列.兰州现代沙尘暴主要源区是西部源区,其次是北部源区.对沙尘暴粉尘的微量元素分布特征与源区的关系研究认为Zr、Hf、Ta、Nb、W等是理想的兰州地区沙尘暴源区示踪元素.黄土的淋滤实验表明黄土-古土壤序列保存了地质历史时期沙尘暴的原始降尘微量元素含量特征.对兰州末次盛冰期以来高分辨率黄土剖面进行了连续采样、分析,利用沙尘暴示踪元素综合分析得出末次冰盛期与全新世暖期黄土-古土壤序列中粉尘来源明显不同,全新世暖期和末次冰期中古土壤形成时期为西路沙尘暴多发期;末次冰盛期的粉尘物源主要来自北部源区.兰州地区沙尘暴源区存在暖期与冷期的源区摆动,且在暖期时,由于温度较高,蒙古高压北移,西风环流加强,有利于西西伯利亚高压东移型沙尘暴的发生,兰州地区接受较多的西部源粉尘;在冷期时,蒙古高压异常强大,径向环流加强,沙尘暴北部源区活动活跃,兰州接受较多的北部源粉尘.