基于氢氧稳定同位素空间格局的西南水汽、南海水汽影响区域界定

Water vapor source is always one of the important topics in earth science. It is more important scientific and practical significance to carry out the identification of interaction region influenced by the low latitude water vapor channels, who effected dryness or wetness status of our country finally, especially under the background of the global climate system change in recent years. Based on the preliminary study of our colleagues and as research results of other scholar concerning water vapor flux and precipitation characteristics in China Southwestern Region for reference, the samples of both atmospheric precipitation and tree-stalk are collected by field grids layout in a transmeridional sections spaning both Guangxi and Yunnan, so as to identify the interaction region influenced by both Southwest Moisture and South Sea Moisture. Tree species is Pinus yunnanensis or Castanopsis hystrix or Alnus nepalensis, characterized by widespread distribution in study area. Spatial pattern study of hydrogen and oxygen isotopes is based on ArcGIS soft by both trend analysis and variogram/covariance cloud analysis, and then to demarcate boundaries between the moisture from Bay of Bengal and the moisture from South Sea. But the conditional work is to precisely determinated these stable isotopes compositions by L2130-I from USA Picarro Inc. The principle of this research is the model of Rayleigh fraction that the stable isotopes of precipitation path to decay along the conveyor if it came from a single water vapor source. This combined tracing the vapor source with hydrogen and oxygen of both precipitation and tree-stalk will play an important role to reconstruct paleoenvironment and to define the influence circle of different climtic types.

水汽源地一直是地球科学的重要课题，特别是在近年全球气候系统显著变化的大背景下，开展影响我国“干湿”气候状况的低纬水汽通道的影响范围界定研究具有更加重要的科学和现实意义。在课题组前期研究基础上，借鉴中国西南地区夏季风水汽通量和降水特征等研究成果，以西南和南海两个水汽通道交汇区域界定为研究目标，通过跨越云南、广西两省区的横向剖面10km格网布设进行大气降水的样本采集。借助L2130-i型超高精度液态水同位素分析仪的精准测定，完成基于ArcGIS9.3的δD、δ18O和过量氘空间格局趋势面和方差变异分析，实现西南水汽和南海水汽的影响区域界定。其原理是瑞利分馏模型,即来自同一水汽源地的降水氢氧稳定同位素含量沿输送路径不断衰减。大气降水氢氧稳定同位素示踪水汽源地研究将对我国气候区化修订及古环境重建有重要推动作用。另外，植物体水分示踪水汽来源理论亦可行，因此本研究探索性进行联合示踪水汽来源更具说服力。

大气降水的水汽源地研究一直是地球科学的重要课题，特别是在近年来全球气候系统显著变化的大背景下开展影响我国“干湿”气候状况的低纬水汽通道的影响范围界定研究具有更加重要的科学和现实意义。.借助稳定同位素质谱仪MAT253测定2014年雨季大气降水中239个有效样本的氢氧稳定同位素含量，完成了基于GIS平台的δD、δ18O及过量氘的空间格局分析，实现了中国西南夏季风和东南夏季风的交互区域界定。主要研究结果有以下三点。首先，整个雨季和6月中下旬一次降水过程的δD和δ18O空间变化格局基本一致，均沿水汽输送路径不断衰减。次之，大气降水氢氧稳定同位素空间分布主要受降雨量效应和大陆效应影响，哀牢山高大地形水汽截留作用是其数值发生突变的主要原因。最后，整个雨季和一次降水过程的氢氧同位素证据两者互为验证云南省东部的红河、个旧样点附近应该是孟加拉湾水汽和南海水汽影响区域分界。.利用美国国家环境预报中心提供的2013-2016年全球资料同化系统风向数据，引入混合单粒子拉格朗日积分传输扩散模型的后向轨迹模式追踪了云南、广西两省区的雨季水汽来源，不仅定量了16个样点降水水汽源地贡献率，还模拟了各地理方向水汽输送路径。主要研究结果有以下三点。其一，云南雨季降水水汽源地有孟加拉湾、南海、极地大陆，并以孟加拉湾为主。其二，广西壮族自治区雨季降水水汽源地有南海、孟加拉湾、北太平洋、极地大陆，并以南海为主。其三，西南夏季风和南海夏季风交互影响区域应在云南省东部的哀牢山东侧，即研究样点个旧、蒙自、砚山一带；哀牢山大地形阻隔作用应是其主要成因之一。.联合大气降水氢氧稳定同位素证据和HYSPLIT模型两种方法示踪海洋水汽源地，本研究得出“哀牢山山脉东侧的个旧、蒙自是研究区内孟加拉湾水汽和南海水汽交互影响区域，是西南夏季风和东南夏季风的分界地带”。本成果将为界定中国季风区与非季风区，北太平洋水汽、南海水汽及孟加拉湾水汽的影响区域划定有重要贡献，对我国气候区划修订及古环境重建有重要推动作用。