同位素--三種不同氣候下露水的穩(wěn)定同位素變化

全球變暖增加了當(dāng)?shù)卮髿鈱?duì)水分的需求，導(dǎo)致許多地區(qū)降水減少，兩者都會(huì)導(dǎo)致干旱。水汽可以在輻射冷卻到露點(diǎn)溫度以下的表面凝結(jié)成露水。露水因其對(duì)地表水平衡的重要貢獻(xiàn)而被認(rèn)為是一個(gè)重要水源，尤其是在半干旱和干旱地區(qū)。干旱地區(qū)，年露水量占降雨量的9%-23%。在熱帶島嶼旱季，露水可以作為一種替代水源。露水對(duì)干旱地區(qū)或干旱期植物的生存、生長(zhǎng)和發(fā)育十分重要，例如帶來(lái)夜間水分以及通過(guò)植物氣孔或特殊的物理特征（如氣生植物）直接被葉片吸收利用。因此，露水可以增加葉片的凈光合產(chǎn)物積累，提高植物水分利用效率。露水還參與了大氣中的化學(xué)過(guò)程，例如亞硝酸鹽氧化物的晝夜（和夜間）循環(huán)。從1961-2010，中國(guó)露水頻率降低了5.2天/10年，這主要是因?yàn)榻�地表增溫和相�?duì)濕度（RH）下降。此外，中國(guó)干旱區(qū)露水頻率下降率（50%）高于半濕潤(rùn)和濕潤(rùn)地區(qū)（40%和28%）。因此，隨著全球氣候變化，不同地區(qū)露水具有不同的趨勢(shì)，需了解不同氣候區(qū)域的露水特征以更好地預(yù)測(cè)未來(lái)露水動(dòng)態(tài)變化。
 

δ2H和δ18O是天然和傳統(tǒng)的水文示蹤劑，在追蹤與不同類型水（例如降雨、降雪、露水、霧、地表水、植物水和冰芯）相關(guān)的不同水文氣象過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。兩種質(zhì)量分餾過(guò)程，平衡分餾和動(dòng)力學(xué)分餾，是水相變過(guò)程中同位素差異的根本原因。它們分別由飽和水汽壓和不同同位素的擴(kuò)散速率決定。
 

17O-excess（17O-excess = ln（δ17O + 1）-0.528×ln (δ18O + 1）），作為一種新的示蹤劑，可用來(lái)提供有關(guān)水分輸送、降雨和蒸發(fā)的額外限制，以探測(cè)水文和氣象過(guò)程。與傳統(tǒng)的依賴于溫度和RH的同位素相比，17O-excess主要對(duì)10-45℃的RH敏感。δ′18O（δ′18O = 1000×ln（δ18O + 1））和 δ′17O（δ′17O = 1000×ln （δ17O + 1））之間的關(guān)系可用來(lái)更好的解釋自來(lái)水和降水形成機(jī)制，區(qū)分干旱類型和納米布沙漠不同類型的凝結(jié)。此外，利用17O-excess與δ′18O（或 d-excess）之間的關(guān)系（如實(shí)驗(yàn)室模型試驗(yàn)、降水和天然水體（河流、渠道、水井、泉水、地下水、湖泊和池塘））來(lái)推斷經(jīng)歷平衡分餾或動(dòng)力學(xué)分餾的不同水分蒸發(fā)過(guò)程是一種有效的方法。然而，到目前為止，還沒(méi)有公布δ2H，δ18O，δ17O，d-excess和17O-excess日露水同位素記錄。
 

基于此，在本文中，作者于2014年7月-2018年4月從3個(gè)不同的氣候區(qū)域（納米布沙漠中部的戈巴布（沙漠氣候）、法國(guó)尼斯（地中海氣候）、美國(guó)中部印第安納波利斯（濕潤(rùn)大陸性氣候））收集了黎明前日露水。利用基于離軸積分腔輸出光譜技術(shù)的三參數(shù)水汽同位素分析儀（T-WVIA-45-EP）同時(shí)分析了露水的δ2H，δ18O，δ17O，然后計(jì)算了d-excess和17O-excess。該報(bào)告介紹了3個(gè)氣候區(qū)域的日露水同位素?cái)?shù)據(jù)集。在研究全球露水動(dòng)力學(xué)和露水形成機(jī)制時(shí)，研究者可以利用該數(shù)據(jù)集作為參考。

【結(jié)果】

表1 戈巴布（2014年7月-2017年6月）、尼斯（2017年12月-2018年4月）和印第安納波利斯（2017年1月至2017年10月）的每日露水記錄匯總。
 

圖1 戈巴布（紫色）、尼斯（藍(lán)色）和印第安納波利斯（紅色）露水的穩(wěn)定同位素變化。
 

圖2 基于戈巴布、尼斯和印第安納波利斯每日露水的δ18O和δ2H之間的關(guān)系

及δ′18O和 δ′17O之間的關(guān)系（b）。

請(qǐng)點(diǎn)擊下方鏈接，閱讀原文：

https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NjE1ODg2NA==&mid=2650310465&idx=2&sn=e1d3675059e7a6e4221f5633291cd304&chksm=bee1abbe899622a8ec8b2b200b841a8a8def0dc591af3b2ae6543b52a6c03d08f7ce4fd95b10&token=234254584&lang=zh_CN#rd