中外科學(xué)家合作破譯泛熱帶地區(qū)降水穩(wěn)定同位素真實信號

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2024-08-28 16:31:16 科學(xué)網(wǎng)

近期，《科學(xué)—進展》在線發(fā)布了一項由中國科學(xué)院青藏高原研究所余武生研究員與國際同行合作的研究。該研究挑戰(zhàn)了現(xiàn)有認知，指出熱帶地區(qū)降水中的穩(wěn)定同位素（δ18O）雖能揭示對流強度，卻無法準確體現(xiàn)層狀雨在總降水中的比例或區(qū)分降水類型。

穩(wěn)定同位素長期以來是研究氣候變化的重要工具，它們幫助科學(xué)家理解水汽的來源、遷移路徑以及與大氣、地表水的相互作用。1964年，丹麥學(xué)者威利·丹斯加德發(fā)現(xiàn)熱帶地區(qū)降水穩(wěn)定同位素與降水量成負相關(guān)，確立了“降水量效應(yīng)”，為古氣候研究提供了重要依據(jù)。

然而，2016年，國際原子能機構(gòu)的普拉迪普·阿加瓦爾團隊提出了“層狀分數(shù)理論”，認為熱帶降水穩(wěn)定同位素能反映層狀云降水的比例和類型。層狀云與對流云構(gòu)成了熱帶地區(qū)云的主要類別，而該理論很快被科學(xué)界采納。

余武生團隊通過分析泛熱帶地區(qū)的觀測站數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)降水穩(wěn)定同位素與層狀分數(shù)之間的負相關(guān)并不強烈，反而與對流強度呈正相關(guān)，這與層狀分數(shù)理論相悖。研究揭示，層狀雨的同位素特征受到多種復(fù)雜因素影響，包括云的演變過程、對流活動強度以及降水形成的特定機制，如WBF冷凝和雨滴再蒸發(fā)，這些均可導(dǎo)致層狀雨同位素出現(xiàn)異常高的值。

因此，余武生團隊的成果修正了先前的理論偏差，強調(diào)了對流強度在解釋熱帶降水同位素信號中的核心作用。他們建議，未來的新理論需經(jīng)過跨時域、多站點的嚴格驗證才能被廣泛認可。

此研究覆蓋了泛熱帶區(qū)域內(nèi)的多個日尺度和月尺度降水樣本點，部分站點數(shù)據(jù)來自已發(fā)表文獻，增進了對全球降水穩(wěn)定同位素觀測計劃（GNIP）站點的分析深度。研究詳情可參閱《科學(xué)—進展》發(fā)布的相關(guān)論文。

(責(zé)任編輯：盧其龍 CN070)

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