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国际河流与生态安全研究院田立德团队在ACP发表东亚水汽同位素空间分布和季节性变化影响机制系统性研究成果

2023-03-24  

近日,云南大学国际河流与生态安全研究院田立德团队基于搭建的车载水汽同位素测量系统,首次实现了对中国大陆尺度近地表水汽同位素空间连续观测,其研究成果发表在大气科学领域权威期刊Atmospheric Chemistry and Physics (IF=7.197),论文题为“Vehicle-based in situ observations of the water vapor isotopic composition across China: spatial and seasonal distributions and controls”。

氢氧稳定同位素是重建过去气候记录的重要指标,也是天然的水循环示踪剂。水汽中稳定同位素与大尺度大气环流有直接的关系,但以前一直缺乏空间连续的水汽同位素测量,无法刻画不同来源的水汽输送过程对空间尺度水汽同位素的影响。研究团队在季风期与非季风季实施了两次全国大范围的连续水汽氢氧同位素对比监测,并进行了同步气象观测。

基于以上的监测确定了近地表水汽同位素的空间变化(图1)。研究发现水汽过量氘值(d-excess)的变化主要反映了水汽来源和内陆再循环的影响(图2)。同时,水汽同位素季节变化显著,非季风期水汽δ18O南高北低,主要受瑞利分馏过程控制,而季风期水汽δ18O的空间变化受到水汽传播路径上对流和天气过程的影响(图3)。

1 全国大陆尺度近地表水汽同位素(δ18O和过量氘d)的空间变化

结合大气环流模型Iso-GSM模拟及IASI卫星的日均和多年月均数据计算,也发现在两次不同季节观测到的空间变化具有代表性,但季风期水汽同位素空间分布受到更明显的天气尺度变化的影响,但天气尺度变化幅度仍然低于季节性变化。此外,基于同位素的季节差异划分了水汽同位素发生季节切换的南北空间界线(图2)。

2 基于大气水汽同位素冬夏季季节差异的南北界线

该研究给出了东亚地区在季风期和非季风期具有季节代表性的大气水汽同位素本底值空间分布,系统性概述了这种空间分布和季节变化的控制因素,强调了不同水汽源地及水汽传播路径上对流、天气过程和内陆再循环的影响(图3),为开展东亚不同地区氢氧同位素在现代水循环过程研究和古气候记录研究提供了更多依据。

3 影响季风期与非季风期水汽同位素的不同气团及主要过程

该论文第一作者为云南大学博士生王荻,法国索邦大学著名同位素专家Camille Risi为合作作者,合作通讯作者为田立德研究员和王荻。该研究工作得到了国家自然科学基金委、云南省科技厅“双一流”专项,以及云南大学研究生科研创新项目的资助。王荻获得了国家留学基金委的资助。

全文参见:https://doi.org/10.5194/acp-23-3409-2023

供稿:国际河流与生态安全研究院

编辑:李哲

责任编辑:王崴


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