李廷勇研究员课题组等在大气降水三氧同位素研
来源:未知 作者:admin 日期:2024-09-05
2024年8月27日,云南师范大学地理学部,云南省高原地理过程与环境变化重点实验室李廷勇研究员课题组与西安交通大学程海教授团队,沙丽娟博士等合作,在美国地球物理联合会(AGU)系列期刊之Journal of Geophysical Research: Atmospheres在线发表了题为“ Seasonal Variations and Controls on Triple Oxygen and Hydrogen Isotopes in Precipitation—A Case Study From Monitoring in Southwest China” 的研究论文。
大气降水的氧同位素比值(δ18O)在亚洲夏季风研究中发挥了重要作用。近年来,高精度测试降水三氧同位素(δ18O,δ17O,ΔꞋ17O)为研究和探讨水汽来源和陆地循环等方面提供了新的视角。尽管如此,针对亚洲季风区的年际时间尺度上大气降水三氧同位素的研究仍相对不足。本研究利用2019-2022年期间重庆地区每月的大气降水样品,结合水汽源区的特性以及研究区气象条件等背景,进行了三氧同位素与氢同位素的深入研究。研究发现,受水汽来源的季节变化及局地气象条件影响,该地区大气降水的δD, δ18O, δ17O和d-excess等均表现出明显的季节变化,雨季偏轻,旱季偏重。通过建立当地大气降水三氧同位素的降水线方程(LMWL‐TOI;δꞋ 17O = 0.527 × δ′18O + 0.018,r = 0.99),得到接近海洋水汽平衡分馏的斜率(0.528)的结果。此外,雨季斜率为0.529,高于旱季的斜率0.526,这表明雨季水汽主要来自于海洋气团,且基本处于同位素平衡分馏状态。而在旱季,水汽源区相对湿度低,导致了更强的动力分馏。另一方面,雨季大气降水的月平均ΔꞋ17O值与水汽源区的相对湿度(RH)呈负相关关系,而与d-excess呈正相关关系。依据海洋水汽源区的相对湿度(RH)计算得到的ΔꞋ17O值比同期实际测试得到的值偏高,指示了陆源水汽对中国西南地区大气降水的贡献。中国西南地区大气降水的ΔꞋ17O保存了水汽源区的相对湿度、陆地再循环以及水汽源地变化等信息。在雨季,无论大气降水的δ18O值如何变化,印度和太平洋一直都是主要的水汽来源。此外,旱季更高的ΔꞋ 17O值意味着西风水汽以及局地再蒸发水汽的贡献增加;而雨季更低的ΔꞋ 17O值指示印度洋和太平洋的水汽占主导。因此,与δ18O相比,大气降水的ΔꞋ 17O值更精确地反映了水汽源、陆地再循环,以及蒸散过程等变化在驱动水循环方面的影响。尽管印度洋和太平洋水汽在不同月份的贡献存在差异,目前的分析技术限制仍难以准确区分这两个源区对大气降水的具体贡献。因此,明确这两个水汽源区的具体影响需要进一步的研究。
图1 重庆月降水的ΔꞋ 17O、δ18O和d-excess平均值;月降水量、相对湿度(RH)和月平均温度。橙色虚框代表当地雨季(5-10月).
图2 重庆地区月降水δ18O和δ17O分布及与全球三氧同位素大气降水线的比较
图3 重庆地区大气降水ΔꞋ 17O和δ18O分布以及与已经发布的有关数据的对比
云南师范大学地理学部硕士研究生梁其胜同学为论文第一作者;李廷勇研究员和西安交通大学沙丽娟副教授为论文共同通讯作者。合作者还包括来自西南大学、法国波尔多大学、云南大学、中国石油大学(华东)、中科院地球环境研究所等多家单位。该研究受到国家自然科学基金(No. 42488201, 42272214, 42172204, 42103005)、云南省基础研究计划重点项目(Grant202201AS070022)、云南省中青年学术技术带头人后备人才项目(No. 202205AC160025)等项目的支持。(Journal of Geophysical Research: Atmospheres 是AGU官方系列期刊之一,中科院二区,TOP期刊,NI指数期刊。)
论文链接:
Liang, Q.‐S., Sha, L.-J., Li, J.‐Y., Zhang, J., Wang, X.‐J., Zhou, S.‐L., Fang‐Yuan Lin F. -Y., Xue, Y. -X., Duan, R., He, Y. -T., Li, H. -Y., Wang, C. -Y., Liu, B., Hou, Y.-K., Chen, C. -J., Cheng, H., Li, T.-Y. (2024). Seasonal variations and controls on triple oxygen and hydrogen isotopes in precipitation—A case study from monitoring in Southwest China. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 129, e2023JD040654. https://doi.org/10.1029/2023JD040654.
大气降水的氧同位素比值(δ18O)在亚洲夏季风研究中发挥了重要作用。近年来,高精度测试降水三氧同位素(δ18O,δ17O,ΔꞋ17O)为研究和探讨水汽来源和陆地循环等方面提供了新的视角。尽管如此,针对亚洲季风区的年际时间尺度上大气降水三氧同位素的研究仍相对不足。本研究利用2019-2022年期间重庆地区每月的大气降水样品,结合水汽源区的特性以及研究区气象条件等背景,进行了三氧同位素与氢同位素的深入研究。研究发现,受水汽来源的季节变化及局地气象条件影响,该地区大气降水的δD, δ18O, δ17O和d-excess等均表现出明显的季节变化,雨季偏轻,旱季偏重。通过建立当地大气降水三氧同位素的降水线方程(LMWL‐TOI;δꞋ 17O = 0.527 × δ′18O + 0.018,r = 0.99),得到接近海洋水汽平衡分馏的斜率(0.528)的结果。此外,雨季斜率为0.529,高于旱季的斜率0.526,这表明雨季水汽主要来自于海洋气团,且基本处于同位素平衡分馏状态。而在旱季,水汽源区相对湿度低,导致了更强的动力分馏。另一方面,雨季大气降水的月平均ΔꞋ17O值与水汽源区的相对湿度(RH)呈负相关关系,而与d-excess呈正相关关系。依据海洋水汽源区的相对湿度(RH)计算得到的ΔꞋ17O值比同期实际测试得到的值偏高,指示了陆源水汽对中国西南地区大气降水的贡献。中国西南地区大气降水的ΔꞋ17O保存了水汽源区的相对湿度、陆地再循环以及水汽源地变化等信息。在雨季,无论大气降水的δ18O值如何变化,印度和太平洋一直都是主要的水汽来源。此外,旱季更高的ΔꞋ 17O值意味着西风水汽以及局地再蒸发水汽的贡献增加;而雨季更低的ΔꞋ 17O值指示印度洋和太平洋的水汽占主导。因此,与δ18O相比,大气降水的ΔꞋ 17O值更精确地反映了水汽源、陆地再循环,以及蒸散过程等变化在驱动水循环方面的影响。尽管印度洋和太平洋水汽在不同月份的贡献存在差异,目前的分析技术限制仍难以准确区分这两个源区对大气降水的具体贡献。因此,明确这两个水汽源区的具体影响需要进一步的研究。
图1 重庆月降水的ΔꞋ 17O、δ18O和d-excess平均值;月降水量、相对湿度(RH)和月平均温度。橙色虚框代表当地雨季(5-10月).
图2 重庆地区月降水δ18O和δ17O分布及与全球三氧同位素大气降水线的比较
图3 重庆地区大气降水ΔꞋ 17O和δ18O分布以及与已经发布的有关数据的对比
论文链接:
Liang, Q.‐S., Sha, L.-J., Li, J.‐Y., Zhang, J., Wang, X.‐J., Zhou, S.‐L., Fang‐Yuan Lin F. -Y., Xue, Y. -X., Duan, R., He, Y. -T., Li, H. -Y., Wang, C. -Y., Liu, B., Hou, Y.-K., Chen, C. -J., Cheng, H., Li, T.-Y. (2024). Seasonal variations and controls on triple oxygen and hydrogen isotopes in precipitation—A case study from monitoring in Southwest China. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 129, e2023JD040654. https://doi.org/10.1029/2023JD040654.
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