中国西南高原内陆湖盆降水同位素动力学及其区域和局地驱动因素

在气候强度下高原湖泊的萎缩引起了人们的广泛关注。降水稳定同位素（δ¹⁸O_p和δ²H_p）对水文气象条件和气候系统具有复杂的影响，为我们了解萎缩湖泊的气候-水文动态提供了有力的工具。然而，目前大多数研究都集中在大规模大气环流和水源的影响或者局地同位素分馏过程的影响，关于区域大气环流、水源以及局地同位素分馏过程对降水稳定同位素时空变异性的综合影响的研究还很有限。
 

基于此，为了填补研究空白，来自清华大学、芬兰自然资源研究所（LUCK）和赫尔辛基大学农林学院的研究者在程海湖流域（26°27′-26°38′N，100°38′-100°41′E）进行了相关研究，旨在（1）探讨驱动雨季同位素变化的大规模对流活动和水源的时间动态；（2）揭示导致湖北岸和南岸降水同位素组成空间差异的潜在机制。

研究区域和降雨采样点位置。NS和SS分别代表位于北岸和南岸的降雨采样点。

2019年4-12月观测期间，作者在两个样地采集了日降水量＞5mm的降水，装入预冲洗的聚乙烯瓶中，密封冷藏保存。利用ABB LGR的液态水同位素分析仪（LGR-DLT100）对收集到的98个降水样品进行δ18Op和δ2Hp测试，并计算了氘盈余（d=δ2H-8δ18O，全球平均降水氘盈余约为10‰）以研究降水同位素组成的非平衡效应。作者还收集了包括印度洋（25.0°-27.5° N, 100°-102.5° E），孟加拉湾（25.0°-27.5° N, 100°-102.5° E）和南海（25.0°-27.5° N，100°-102.5° E）在内的海域（25.0°-27.5° N，100°-102.5° E）的每日和每月射出长波辐射（OLR）值（小于240 V/m2的OLR值表明存在大规模有组织的对流）。另外，作者采用混合单粒子拉格朗日积分轨迹（HYSPLIT，4.0版）模型确定气团的来源和建立源-受体关系。

程海湖流域地表2 m以上的δ¹⁸O_p（实心正方形），d-excess_p（空心三角形）和气象参数，包括相对湿度（黑色）、气温（蓝色）（a）和降水量（b）的时间特征。根据降水同位素值，降水量和气象因素（降水、相对湿度和温度）的变化趋势，划分为P1-P5期。

降水δ¹⁸O_p和δ²H_p日散点图和线性拟合的地区大气降水线（LMWLs）。气泡大小表示不同d-excess值。灰色椭圆区域受云下二次蒸发的影响。

箱形图显示了P2（a-c）、P4（d-f）、P5（g-i）和整个P1-P5（j-l）时期南岸（SS）和北岸（NS）降水的δ¹⁸O_p、δ²H_p和d-excess_p分布。

【小结】
本研究调查了降水同位素组成时空变化的驱动因素，为气候-水文同位素构建提供了理论依据。在中国西南部程海湖流域的雨季，区域性对流活动和水汽循环作用主导了同位素时间变化，云下蒸发或水汽循环控制了空间格局。地区降水的68%来源于海洋水，来自印度洋（包括OIO，OBB和OSP）的水汽是主要贡献者。季风季节最小的δ¹⁸O_p和强对流活动有关，降水效应使沿水汽输送路径上的同位素组成贫化。

在日尺度上，δ¹⁸O_p和降水量关系很强，而δ¹⁸O_p和温度关系相对较弱。此外，1.03%的云下蒸发贫化了降水同位素组成或7%的循环水汽富集了北部降水同位素组成，可以解释南北同位素差异。通过更大的样本集可以得到更可靠的结论。鼓励在程海湖流域开展至少48个月的连续降水同位素记录工作。

扫描二维码阅读原文