水汽氫和氧同位素耦合研究取得新進展

發布時間：2023-11-20 11:14 原文鏈接：水汽氫和氧同位素耦合研究取得新進展

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借助于激光液態水/水汽同位素分析儀，中國科學院地球環境研究所極端氣候事件及影響團隊針對黃土高原降水同位素云下蒸發問題和降水同位素“溫度效應”問題開展研究，取得最新研究進展，近日該研究成果發表于Atmospheric Chemistry and Physics和Journal of Hydrology.

降水氫氧同位素可靈敏的響應環境變化，并記載著水循環的整個歷史信息，其穩定同位素的含量差異反映了其形成過程中水汽來源、交換及傳輸等物理特征，因此被作為水文氣候示蹤指標，廣泛應用于古氣候重建和水循環研究。近地表水汽是降水的重要組成部分之一，然而，目前對于近地表水汽和降水之間聯系的認識還較為缺乏，這影響了我們利用水汽氫氧同位素對降水氫氧同位素及環境變化開展相關研究的討論。

團隊利用降水/水汽同位素同步耦合觀測，結果顯示云下蒸發是造成西安地區降水氫氧同位素組成改變的主要云下過程；而在降雪事件中，雪水氫氧同位素組成受云下蒸發作用較小。同時，通過對比兩種定量計算云下蒸發強度的方法，發現兩種方法均可以用于云下蒸發比例的計算，其中降水—水汽同位素耦合觀測結果相較于以往傳統的物理模型的方法，該方法還能夠識別其他云下過程，如雨滴的超飽和分餾。

西安降水/水汽同位素組成差值的ΔdΔδ圖。

此外，研究團隊通過2016-2018連續3年在西安同步觀測降水和水汽同位素組成，結合Rayleigh分餾模型，判斷了西安地區東亞夏季風和西風交替時間，確立了該地區降水同位素“溫度效應”的適用條件。結果顯示，東亞夏季風一般在5月底或6月初登陸西安，在10月初后撤，隨后西風占主導；西安地區降水同位素在非季風時段具有更強的溫度效應；而在季風時段，溫度效應較弱；因此，研究者提出，溫度效應在水汽來源復雜的黃土高原地區使用需遵循兩個前提條件：1.水汽來源較為單一的時段；2.研究區具有較大的溫度梯度。