全球變化研究中的一個重要方面是研究過往、現在和未來的天氣環境變化。有人曾形象地指出，新近時期古天氣環境的歷史是躲在大自然用密碼寫就的一本本“祕笈”當中的，世界各地的科學家們正在解釋和讀懂三本這樣的“祕笈”：一本是深海沉積，一本是南極和格陵蘭的冰蓋，還有一本則是中國的黃土高原。黃土高原是具有全球意義的研究物件。
為什麼人們如此重視黃土高原？
首先，與極地和深海不同，黃土高原位於人類過往和正在居住的地球的陸地表面；另外，最近的研究還證實，它是迄今為止被發現的歷時最長（約2200萬年）、最完整的古天氣記錄的儲存者。
中國的土地上擁有這樣一本“祕笈”，而且已經讀懂了一部分，這令我們深感幸運。當然，還有很多更加引人進勝的故事等待我們往解譯。這是一項嚴厲而又艱鉅的任務，也是一次振奮人心的挑戰。黃土高原祕密的不斷髮現，提示著地球科學一個新時期的到來，至少在亞洲大陸上是如此。
作為大自然打造的三個近代天氣環境檔案庫之一，黃土高原的獨特之處在於，這裡生活著上億的人口。他們擁有百萬年的歷史；他們的生活和未來的發展需要科學；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歷的複雜的環境演化歷史。
黃土高原是由黃土構成的。什麼是黃土？形象地說，黃土就象人們常見的、發生在我們身邊的“沙塵暴”。2002年3月18日北京就出現過一次特大沙塵暴。近年來，人們對北方發生的沙塵暴非常留意。國家也已投進大量資金治理由於不公道利用土地而產生的沙塵暴源地和影響地，以保障我國社會經濟的`可持續發展。
從沙塵暴的物質成分來看，它與黃土十分接近。黃土是一種風成沉積，主要由粒徑為0.01～0.05mm的粉砂級顆粒組成，成分包括石英（約佔60%）、長石、雲母等和少量重礦物，富含碳酸鈣(7%～30%)。黃土多大孔隙、鬆軟且具有溼陷性。
我國古代稱沙塵暴型別的降塵為“雨土”，根據孫繼敏和張明銀的研究，自1966年到1999年，174個氣象臺站共記錄了60次能見度在1公里以內、中等嚴重程度、持續2天以上的沙塵暴。最近40年來的降塵記錄說明，中國黃土高原是亞洲風塵的一個沉降區，以蘭州為中心，共發生過24次降塵。這與地質上黃土高原的黃土堆積以蘭州為最厚是一致的。中國大陸降塵的次數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程的參照來研究，黃土高原是一個巨大的自然實驗室。黃土的發生和沉降記錄表明，黃土高原是一個積累了至少2200萬年、基本連續的實驗資料的實驗室，一個可供重建2200萬年以來黃土高原及其周邊地區環境演變歷史的實驗室，可提供這個地區未來發展的情景(scenario)。
黃土高原這個自然實驗室的內容是什麼呢？是研究今天干旱化的環境及過往和未來的景象。黃土高原的風塵沉積（黃土和古土壤）可以直接指示其物質來源區的乾旱化過程，風力搬運的動力學機制；沉積速率、粒度變化等天氣指標還可以和其他兩本“祕笈”中的章節相對應。它可以告訴我們黃土沉積的時空特徵和規律，也就是它自己的“歷史”，同時幫助我們解讀其他兩本“祕笈”。
二、黃土高原簡介
黃土高原分佈於北緯34