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中科院地球环境研究所对水汽氢和氧同位素耦合研究取得新进展
2023年11月20日 13:38:42
来源：化工仪器网 作者：杨 点击量：9411
近日，中国科学院地球环境研究所极端气候事件及影响团队借助于激光液态水/水汽同位素分析仪，针对黄土高原降水同位素云下蒸发问题和降水同位素“温度效应”问题开展研究，取得最新研究进展。
【化工仪器网 项目成果】大气降水作为内陆水循环的重要水分输入项，其形成过程中，伴随着地表蒸发、植物蒸腾以及水汽凝结等平衡分馏或动力分馏过程，使降水中的氢氧稳定同位素组成有不同的特征。因此降水氢氧稳定同位素常被视为良好的示踪剂，广泛应用于古气候重建和水循环研究。
国际原子能机构(IAEA)和世界气象组织(WMO)建立了全球大气降水同位素观测网(Global Network of Isotopes in Precipitation, GNIP)，通过对大气降水中稳定同位素和相应气象要素进行不间断地跟踪监测，确定大气环流型及全球、区域水循环的机制，为水资源的调查和分析提供基础的环境资料。近地表水汽是降水的重要组成部分之一，然而，目前对于近地表水汽和降水之间联系的认识还较为缺乏，这影响了我们利用水汽氢氧同位素对降水氢氧同位素及环境变化开展相关研究的讨论。
近日，中国科学院地球环境研究所极端气候事件及影响团队借助于激光液态水/水汽同位素分析仪，针对黄土高原降水同位素云下蒸发问题和降水同位素“温度效应”问题开展研究，取得最新研究进展。
团队利用降水/水汽同位素同步耦合观测，结果显示云下蒸发是造成西安地区降水氢氧同位素组成改变的主要云下过程；而在降雪事件中，雪水氢氧同位素组成受云下蒸发作用较小。同时，通过对比两种定量计算云下蒸发强度的方法，发现两种方法均可以用于云下蒸发比例的计算，其中降水—水汽同位素耦合观测结果相较于以往传统的物理模型的方法，该方法还能够识别其他云下过程，如雨滴的超饱和分馏。
此外，研究团队通过2016-2018连续3年在西安同步观测降水和水汽同位素组成，结合Rayleigh分馏模型，判断了西安地区东亚夏季风和西风交替时间，确立了该地区降水同位素“温度效应”的适用条件。结果显示，东亚夏季风一般在5月底或6月初登陆西安，在10月初后撤，随后西风占主导；西安地区降水同位素在非季风时段具有更强的温度效应；而在季风时段，温度效应较弱；因此，研究者提出，温度效应在水汽来源复杂的黄土高原地区使用需遵循两个前提条件：1.水汽来源较为单一的时段；2.研究区具有较大的温度梯度。
相关研究成果The premise of temperature effect playing in regions with complex moisture sources – Evidence from high-resolution water vapor isotopes于近日发表于Atmospheric Chemistry and Physics和Journal of Hydrology.
参考来源：中国科学报
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