中科院地球環(huán)境研究所對水汽氫和氧同位素耦合研究取得新進展
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】大氣降水作為內(nèi)陸水循環(huán)的重要水分輸入項，其形成過程中，伴隨著地表蒸發(fā)、植物蒸騰以及水汽凝結等平衡分餾或動力分餾過程，使降水中的氫氧穩(wěn)定同位素組成有不同的特征。因此降水氫氧穩(wěn)定同位素常被視為良好的示蹤劑，廣泛應用于古氣候重建和水循環(huán)研究。
國際原子能機構(IAEA)和世界氣象組織(WMO)建立了全球大氣降水同位素觀測網(wǎng)(Global Network of Isotopes in Precipitation, GNIP)，通過對大氣降水中穩(wěn)定同位素和相應氣象要素進行不間斷地跟蹤監(jiān)測，確定大氣環(huán)流型及全球、區(qū)域水循環(huán)的機制，為水資源的調(diào)查和分析提供基礎的環(huán)境資料。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(lián)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(huán)境變化開展相關研究的討論。
近日，中國科學院地球環(huán)境研究所極端氣候事件及影響團隊借助于激光液態(tài)水/水汽同位素分析儀，針對黃土高原降水同位素云下蒸發(fā)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。
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(fā)是造成西安地區(qū)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(fā)作用較小。同時，通過對比兩種定量計算云下蒸發(fā)強度的方法，發(fā)現(xiàn)兩種方法均可以用于云下蒸發(fā)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(tǒng)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。
此外，研究團隊通過2016-2018連續(xù)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(qū)東亞夏季風和西風交替時間，確立了該地區(qū)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(qū)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(qū)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(qū)具有較大的溫度梯度。
相關研究成果The premise of temperature effect playing in regions with complex moisture sources – Evidence from high-resolution water vapor isotopes于近日發(fā)表于Atmospheric Chemistry and Physics和Journal of Hydrology.
參考來源：中國科學報
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