南极中山站—Dome A断面表层雪过量氧-17研究

雪冰过量氧-17记录对于恢复和重建水汽源区气候环境演变历史，具有独特的优势和较大的潜力。本项目根据2009/10年度中国第26次南极考察期间沿中山站-Dome A断面采集的表层雪样品为研究材料，在国内首次提出对雪冰中过量氧-17进行研究。利用稳定同位素动力分馏模型，重点研究水汽源区动力蒸发条件以及低温水汽过饱和动力凝结条件对中山站-Dome A断面表层雪过量氧-17的控制机理；根据过量氧-17水汽示踪原理，结合过量氘资料，研究中山站-Dome A断面不同地理单元（特别是Dome A区域）水汽的来源及传输过程。本研究是对我国水体稳定同位素研究内容的拓展，研究结果可为我国拟要开展的Dome A深冰研究提供知识储备。

过量17O是当前水体稳定同位素研究的前沿领域，研究表明通过冰芯过量17O记录有望对过去水汽源区相对湿度条件进行恢复和重建，因此过量17O在极地雪冰研究中备受关注。由于我国还没有水体过量17O实验测试条件，本项目依托法国气候与环境实验室（LSCE）的过量17O实验测试平台，在我国首次开展了极地雪冰过量17O研究，获取了南极中山站-Dome A冰盖断面表层雪以及Dome A夏季降水（“晴空降水”和“结霜”）过量17O测试数据。得到如下几点重要研究结果：1）从南极大陆边缘的中山站至南极内陆冰盖最高点的Dome A，表层雪过量17O表现出显著的下降趋势，认为是低温水汽过饱和条件下冰晶形成过程中的同位素动力分馏的结果；2）利用混合云同位素模型（MCIM），结合中山站-Dome A断面表层雪稳定同位素观测数据，模拟计算了Dome A地区雪冰δ18O、过量氘及过量17O对水汽源区温度、相对湿度以及降水站点温度的敏感性；3）相对于Dome A夏季较高的地面气温，“晴空降水”及结霜样品的δ18O为异常低值（对应相对较低的冷凝温度），说明Dome A地区夏季期间逆温层的强度微弱或不存在逆温层；此外，Dome A地区夏季“晴空降水”及结霜样品的过量氘和17O-excess为相对高值，可能说明南极内陆水汽再循环过程对Dome A夏季降水具有显著的贡献。本项目的成功实施，不仅填补了我国在这一前沿研究领域的空白，同时上述研究结果为Dome A地区冰芯稳定同位素记录研究提供了观测基础和理论依据。