中國西南高原內(nèi)陸湖盆降水同位素動力學及其區(qū)域和局地驅(qū)動因素

在氣候強度下高原湖泊的萎縮引起了人們的廣泛關注。降水穩(wěn)定同位素（δ¹⁸O_p和δ²H_p）對水文氣象條件和氣候系統(tǒng)具有復雜的影響，為我們了解萎縮湖泊的氣候-水文動態(tài)提供了有力的工具。然而，目前大多數(shù)研究都集中在大規(guī)模大氣環(huán)流和水源的影響或者局地同位素分餾過程的影響，關于區(qū)域大氣環(huán)流、水源以及局地同位素分餾過程對降水穩(wěn)定同位素時空變異性的綜合影響的研究還很有限。
 

基于此，為了填補研究空白，來自清華大學、芬蘭自然資源研究所（LUCK）和赫爾辛基大學農(nóng)林學院的研究者在程海湖流域（26°27′-26°38′N，100°38′-100°41′E）進行了相關研究，旨在（1）探討驅(qū)動雨季同位素變化的大規(guī)模對流活動和水源的時間動態(tài)；（2）揭示導致湖北岸和南岸降水同位素組成空間差異的潛在機制。

研究區(qū)域和降雨采樣點位置。NS和SS分別代表位于北岸和南岸的降雨采樣點。

2019年4-12月觀測期間，作者在兩個樣地采集了日降水量＞5mm的降水，裝入預沖洗的聚乙烯瓶中，密封冷藏保存。利用ABB LGR的液態(tài)水同位素分析儀（LGR-DLT100）對收集到的98個降水樣品進行δ18Op和δ2Hp測試，并計算了氘盈余（d=δ2H-8δ18O，全球平均降水氘盈余約為10‰）以研究降水同位素組成的非平衡效應。作者還收集了包括印度洋（25.0°-27.5° N, 100°-102.5° E），孟加拉灣（25.0°-27.5° N, 100°-102.5° E）和南海（25.0°-27.5° N，100°-102.5° E）在內(nèi)的海域（25.0°-27.5° N，100°-102.5° E）的每日和每月射出長波輻射（OLR）值（小于240 V/m2的OLR值表明存在大規(guī)模有組織的對流）。另外，作者采用混合單粒子拉格朗日積分軌跡（HYSPLIT，4.0版）模型確定氣團的來源和建立源-受體關系。

程海湖流域地表2 m以上的δ¹⁸O_p（實心正方形），d-excess_p（空心三角形）和氣象參數(shù)，包括相對濕度（黑色）、氣溫（藍色）（a）和降水量（b）的時間特征。根據(jù)降水同位素值，降水量和氣象因素（降水、相對濕度和溫度）的變化趨勢，劃分為P1-P5期。

降水δ¹⁸O_p和δ²H_p日散點圖和線性擬合的地區(qū)大氣降水線（LMWLs）。氣泡大小表示不同d-excess值。灰色橢圓區(qū)域受云下二次蒸發(fā)的影響。

箱形圖顯示了P2（a-c）、P4（d-f）、P5（g-i）和整個P1-P5（j-l）時期南岸（SS）和北岸（NS）降水的δ¹⁸O_p、δ²H_p和d-excess_p分布。

【小結(jié)】
本研究調(diào)查了降水同位素組成時空變化的驅(qū)動因素，為氣候-水文同位素構(gòu)建提供了理論依據(jù)。在中國西南部程海湖流域的雨季，區(qū)域性對流活動和水汽循環(huán)作用主導了同位素時間變化，云下蒸發(fā)或水汽循環(huán)控制了空間格局。地區(qū)降水的68%來源于海洋水，來自印度洋（包括OIO，OBB和OSP）的水汽是主要貢獻者。季風季節(jié)最小的δ¹⁸O_p和強對流活動有關，降水效應使沿水汽輸送路徑上的同位素組成貧化。

在日尺度上，δ¹⁸O_p和降水量關系很強，而δ¹⁸O_p和溫度關系相對較弱。此外，1.03%的云下蒸發(fā)貧化了降水同位素組成或7%的循環(huán)水汽富集了北部降水同位素組成，可以解釋南北同位素差異。通過更大的樣本集可以得到更可靠的結(jié)論。鼓勵在程海湖流域開展至少48個月的連續(xù)降水同位素記錄工作。

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