Scientia Geographica Sinica  2017 , 37 (5): 792-798 https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2017.05.017

Orginal Article

洞庭湖流域降水同位素与ENSO关系研究

黄一民12, 宋献方1, 章新平3, 何清华2, 韩青2, 李强2

1. 中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室,北京 100101
2. 衡阳师范学院城市与旅游学院,湖南 衡阳 421002
3. 湖南师范大学资源与环境科学学院,湖南 长沙 410081

Relationship of Stable Water Isotopes in Precipitation with ENSO in Dongting Lake Basin

Huang Yimin12, Song Xianfang1, Zhang Xinping3, He Qinghua2, Han Qing2, Li Qiang2

1.Key Laboratory of Water Cycle and Related Land Surface Processes, Institute of Geographic Science and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China
2. City and Tourism Management Department, Hengyang Normal University, Hengyang 421002, Hunan, China
3. College of Resources and Environmental Sciences, Hunan Normal University, Changsha 410081, Hunan, China

中图分类号:  P426.6

文献标识码:  A

文章编号:  1000-0690(2017)05-0792-07

收稿日期: 2016-06-9

修回日期:  2016-11-8

网络出版日期:  2017-05-25

版权声明:  2017 《地理科学》编辑部 本文是开放获取期刊文献,在以下情况下可以自由使用:学术研究、学术交流、科研教学等,但不允许用于商业目的.

基金资助:  国家自然科学基金项目(41401019)资助

作者简介:

作者简介:黄一民(1980-),男,湖南汨罗人,博士,讲师,主要从事同位素水文学研究。E-mail: hymin2004@sina.com

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摘要

基于洞庭湖流域内长沙市2010年1月至2012年12月降水事件、GNIP(Global Network for Isotopes in Precipitation)长沙站1988~1992年月降水同位素资料及ENSO(厄尔尼诺/拉尼娜和南方涛动)的2个常用指标(南方涛动指数SOI和Nino3区海面温度SST),分析了流域降水同位素与ENSO关系。结果表明:洞庭湖流域降水中δ18O与降水量、气温在日、月尺度上均呈负相关且只有月度上与降水量的负相关不显著。洞庭湖流域降水中δ18O与ENSO的SST指标则呈显著正相关。ENSO对洞庭湖流域降水同位素的影响机制可能如下:春季,La Nina年源自西太平洋的东南风强盛,其转向为西南风的区域达到印度洋,而El Nino年,东南风转向为西南风的发生区域位于印度洋以东,前者有利于挟带印度洋远源水汽向中国东部区域输送,进而造成降水同位素的贫化;夏季,La Nina年印度洋水汽输送在中国南海转为经向继而向北延伸,而El Nino年,源自印度洋的水汽沿纬向穿过南海,在东海转向往北延伸,后者有利于挟带西太平洋的近源水汽输送到中国东部季风区,进而引起降水同位素的富集。

关键词: 洞庭湖流域 ; 降水同位素 ; ENSO

Abstract

In this study, the relationship between stable water isotopes in precipitation and ENSO is analyzed by using isotopic composition of water samples taken from individual precipitation events that covered a period of Jan. 2010 to Dec. 2012 and International Atomic Energy Agency Global Network for Isotopes in Precipitation(GNIP) data set in Changsha, which located in Dongting Lake Basin. The results show that monthly precipitation δ18O have significant negative correlation with precipitation amount and temperature both at daily and monthly scales, except with precipitation amount atmonthly timescale. The linear regression coefficient is significant and positive between monthly precipitation δ18O and Nino3’s SST (one of ENSO’s important index).The mechanism for ENSO’s influence on stable water isotopes of precipitation in the study area may be as follows: during the spring season, the region where southeast monsoon turns to southwest monsoon reaches the Indian Ocean in El Nino condition, while the turning takes place in east of the Indian Ocean in La Nina condition, the former picks up long distance moisture and transports to the study area and produces more depleted precipitation isotopes than the latter. During the summer season, long-distance water vapor from the Indian Ocean which drived by the southwest monsoon have northly tranported to the eastern China over the South China Sea in the La Nina condition, while in the El Nino condition, the southwest monsoon passes the South China Sea till the East China Sea and takes more moistue from the West Pacific Ocean to the eastern China, then the latter leads to higher precipitation isotopes in the study area than the former.

Keywords: Dongting Lake Basin ; stable water isotopes ; ENSO

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黄一民, 宋献方, 章新平, 何清华, 韩青, 李强. 洞庭湖流域降水同位素与ENSO关系研究[J]. , 2017, 37(5): 792-798 https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2017.05.017

Huang Yimin, Song Xianfang, Zhang Xinping, He Qinghua, Han Qing, Li Qiang. Relationship of Stable Water Isotopes in Precipitation with ENSO in Dongting Lake Basin[J]. Scientia Geographica Sinica, 2017, 37(5): 792-798 https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2017.05.017

一般来讲,降水中稳定同位素受降水时的温度及降水量的影响,它也会受到制约温度和降水量的大气环流以及重要气候事件的影响。ENSO即厄尔尼诺/拉尼娜(El Nino/La Nina)和南方涛动(Southern Oscilation),是具有全球尺度的气候事件,它的影响可通过海-气相互作用传递到全球,造成不同地区异常的天气、气候事件[1],从而影响降水稳定同位素比率的大小[2]。章新平等[2,3]对位于青藏高原西昆仑山的古里雅冰芯中δ18O、北美降水中δ18O与ENSO关系分别进行了研究,结果显示: 在El Nino年,无论是隆冬还是盛夏,古里雅冰芯中δ18O值均减小,而在La Nina年,盛夏时古里雅冰芯中δ18O值变化不大[3]北美代表大陆性特征的渥太华站和代表海洋性特征的中途岛站降水中δ18O与Nino4区的SST(海面温度)均具有显著正相关,在El Nino年,北美洲地区降水中δ18O值升高,而La Nina年,该地区降水中δ18O值偏低,这表明ENSO事件的强信号对该时期陆地和海洋降水中稳定同位素的变化具有重要影响[2]。薛积彬等[4]通过计算GNIP(Global Network for Isotopes in Precipitation)香港站降水同位素的年序列与南方涛动指数(SOI)、Nino3区SST的相关性,发现香港降水中δ18O与Nino3区SST表现为显著正相关,与南方涛动指数呈显著负相关,进而指出ENSO事件对该地区降水中稳定同位素的变化具有重要影响。然而,ENSO对降水同位素的影响机制尚不清楚。

洞庭湖流域地处中国东部季风区(图1),受西南季风、东南季风的共同影响,春夏降水多,秋冬降水少,年降水量1 427.0 mm。已有研究在洞庭湖流域开展了降水同位素的季节变化及与气象要素的关系[5~7]、不同水汽来源对降水同位素的影响[5,6,8]、不同水体中同位素的特征[9]等方面开展了一些工作。但是,ENSO对洞庭湖流域降水同位素影响的研究还非常有限。之前研究发现[8]:2010年,西南季风输送的远源印度洋水汽强,东南季风输送的近源太平洋水汽弱,洞庭湖流域降水中同位素表现为低值;2011年,西南季风输送的远源印度洋水汽弱,而东南季风输送的近源太平洋水汽强,流域降水中同位素表现为高值。2010年、2012年也有着相似的特征。由于2010~2012年ENSO对应的冷暖事件并不明显,因此难以揭示ENSO对洞庭湖流域降水同位素的影响。

图 1   洞庭湖流域示意图

Fig.1   Location of Dongting Lake Basin

本研究基于洞庭湖流域降水同位素(包括本研究2010~2012年长沙的实地取样和GNIP长沙站1988~1992年的取样)以及ENSO资料,旨在揭示ENSO对洞庭湖流域降水同位素的可能影响机制以及两者的定量关系。研究将有助于ENSO对中国东部季风区降水同位素影响机制的认识,并为研究区不同沉积物中古气候记录的定量化分析提供依据。

1 资料与方法

自2010年1月1日起,在湖南师范大学资源与环境科学学院的气象园(28.19°N、112.93°E、海拔59 m)对大气降水(包括降雨、降雪)进行采集,截至2012年12月31日,我们共采集水样405个,其中雨样397个,雪样8个。水样采集多在降水结束时进行,对一些降水持续时间长、降水量大的降水事件,我们以小时为单位增加了采样频率。由于水样有液态、固态2种,它们的采集方式也有所不同:对于液态的降雨样,直接将其装入30 mL的无色塑料瓶并密封;对于固态的雪样,先将其装入气密性佳的塑料袋中并在靠近底部处扎紧,待室温下自然融化后,再将其装入30 mL的无色塑料瓶并密封。取样时,尽量让水样装满塑料瓶,这是考虑到液态水分子间存在着范德华力,它会使水分子的运动速度大大小于气态情形下,这样能降低蒸发时的分馏作用。为了进一步降低水样蒸发时分馏所带来的不利影响,水样均置于冰箱的冷藏室内低温保存。从自动气象观测站记录下每个水样所对应的降水起止时间、该降水时段内的降水量、平均气温。

采用美国Los Gatos Research公司研发的液态水同位素分析仪(DLT-100)对采集的水样进行氢、氧稳定同位素的测定,结果用相对于维也纳标准平均海洋水(V-SMOW)的千分差表示:

δ18O(δD)()=(RsRV-SMOW-1)×1000(1)

式中, RsRV-SMOW分别为水样中和维也纳标准平均海洋水中的氧(或氢)稳定同位素比率 R18O/16O或D/H),测量精度:18O为0.3‰、D为2‰。

对于一日出现多次降水及一些降水事件进行了多次采样的水样,该日降水中稳定同位素值为当日所有水样的降水量加权平均,计算公式如下:

δX¯=PiδXiPi(2)

式中,Pi为一日中第i个水样的降水量,X表示18O(或D),δXi为该日第i个水样中氧(或氢)稳定同位素比率。

另外,我们收集了GNIP长沙站1988~1992年月降水同位素资料。

ENSO的常用指标为Nino3区( 5°N~5°S,150°W~ 90°W )的SST[10]和美国气候预测中心发布的SOI(南方涛动指数)[11]。Nino3区SST和SOI的月序列下载自美国国家海洋和大气管理局(NOAA)下属气候预测中心(CPC,http://www.cpc.ncep.noaa.gov/data/indices/)。

2 结果分析

2.1 降水中δ18O与降水量、气温的关系

研究发现,降水同位素的降水量效应、温度效应在不同时间尺度并非均存在[12]。分别计算了洞庭湖流域长沙日尺度(图2)、月尺度(图3)上降水中δ18O与降水量、气温的关系。在2种时间尺度上,长沙降水中δ18O与降水、气温均表现为负相关关系,其中:日尺度上,均呈显著负相关;月尺度上,与降水的负相关不显著,而与气温的负相关显著。与中高纬度地区的温度效应不同,在中国东 南季风区和西南季风区,降水中稳定同位素与气温之间在统计上存在显著负相关[13~15],一些学者将其定义为反温度效应。需要指出的是季风区降水中同位素与气温的负相关关系并非由温度-稳定同位素之间的分馏机制所引起[15]

图2   长沙日降水中δ18O与降水量、气温关系

Fig.2   The relationship of daily precipitation δ18O with precipitation amount and temperature in Changsha

图3   长沙月尺度降水中δ18O与降水量、气温关系

Fig.3   The relationships of monthly precipitation δ18O with precipitation and temperature in Changsha

2.2 降水中δ18O与ENSO的关系及影响机制

为了对流域降水中δ18O与ENSO两者随时间变化特征有一个初步认识,将1988~1992年、2010~2012年2个时段内,SOI、Nino3区SST月序列与长沙降水中δ18O月序列绘于图4。由图可见,长沙降水中δ18O与Nino3区SST具有大致相同的位相变化,而与SOI则表现出大致负位相的变化。进一步对长沙月降水中δ18O与SST、SOI的相关关系计算表明:δ18O与SST呈显著正相关(达到0.01的信度水平),而与SOI的负相关不显著(表1)。

研究发现[10,16,17]:在El Nino年( Nino3区SST偏高),中国长江流域雨量偏多,南北方降水偏少;La Nina年(Nino3区SST偏低) , 长江流域雨量偏少,南北方降水偏多。已有研究采用降水量效应解释GNIP香港站降水同位素与ENSO的关系:在El Nino年,香港站降水有所减少,受降水量效应的影响,降水中δ18O值增加;在La Nina年,香港站降水有所增加,从而导致降水中δ18O值减小[4]。对地处长江流域的长沙而言,存在以下情形:在El Nino年,长沙雨量偏多,降水中δ18O为高值(降水中δ18O与SST呈正相关);在La Nina年,长沙雨量偏少,降水δ18O为低值。由上一节可看到长沙降水中δ18O在月尺度上不存在降水量效应,这样长沙的情形不能用降水量效应来解释。

图4   长沙2个时段内降水中δ18O与SOI、Nino3区SST的变化

Fig.4   Variations of δ18O, SOI and SST in Nino3 in monthly precipitation of Changsha during 1988-1992 and 2010-2012

表1   长沙2个时段内月降水δ18O与SOI、SST相关关系

Table 1   Correlations of monthly precipitation δ18O with SOI and SST in Changsha in 1988-1992 and 2010-2012

线性回归方程相关系数(r)样本数(n)
δ18O = -0.001×SOI -6.170.0493
δ18O = 1.17×SST -5.880.3293

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刘小康等[19]通过分析高温年份(对应El Nino年)、低温年份(对应La Nina年)天山及周围区域水汽来源及输送路径的差异,发现水汽来源和输送路径的变化对降水同位素有着重要影响。考虑到洞庭湖流域夏季风暴发的特点,这里分别对流域在高温年份(以1992 年为例)和低温年份(以1988年为例)春季、夏季的水汽来源和输送路径进行了比较,同时还给出了中国东部GNIP站点在这2 a相应季节降水中δ18O的降水量加权平均值(见图5)。春季:西太平洋副高西伸,在10°N~30°N范围内,其西缘风向由东南转向西南,将太平洋的近源水汽输送到中国大陆[20],图5a、c很好地呈现了这种输送机制。结合图5e可以发现,1988年东南风明显强于1992年,前者向西穿过100°E直达印度洋然后转向为西南风,而后者转向主要发生在印度洋以东,1988年的水汽输送有利于挟带印度洋远源水汽至中国东部季风区,进而造成降水同位素较1992年的贫化。夏季:西太平洋副高东撤,西南季风将远源的印度洋水汽自西向东输送至中国大陆,正常年份,印度洋水汽输送在中国南海转为经向继而向北延伸[20]图5b显示1988年夏季水汽输送路径与正常年份无明显差异,图5d则显示1992年源自印度洋的水汽沿纬向穿过南海,在东海转向往北输送,谭明等[20]认为这可能因该季西太平洋副高比正常年份更为东缩,致使西南季风长驱东进而未能在南海转向北上输送。1992年夏季的水汽输送有利于挟带西太平洋的近源水汽至中国东部季风区,进而引起降水同位素的富集。图5f表明中国东部季风区,1988年夏季较1992年来自西太平洋的水汽份额减少,印度洋的水汽份额增大,这与谭明等[12]的发现一致。

图5   洞庭湖流域春(a,c,e)、夏季(b,d,f)水汽来源及输送路径

Fig.5   The water vapor source and transportation path in spring(a,c,e) and summer(b,d,f) in the Dongting Lake Basin

3 结论

1) 在不同时间尺度上,洞庭湖流域降水中同位素与降水量、气温的相关关系存在着差异:在日尺度上,洞庭湖流域降水中同位素与降水量、气温均表现出显著负相关;在月尺度上,流域降水中同位素与气温呈显著负相关,而与降水量相关性不显著。

2) 洞庭湖流域降水中δ18O与SOI表现出大致相同的负位相变化,与Nino3区SST呈大致相同的位相变化。计算表明δ18O与SOI的负相关不显著,而与SST则呈显著正相关。

3) ENSO对洞庭湖流域降水同位素的影响机制如下:春季,La Nina年源自西太平洋的东南风强盛,其转向为西南风的区域达到印度洋,而El Nino年,东南风转向为西南风的发生区域位于印度洋以东,前者有利于挟带印度洋远源水汽输送至中国东部季风区域,进而造成降水同位素的贫化;夏季,La Nina年印度洋水汽输送在中国南海转为经向继而向北延伸,而El Nino年,源自印度洋的水汽沿纬向穿过南海,在东海转向往北延伸,后者有利于挟带西太平洋的近源水汽输送到中国东部季风区,进而引起降水同位素的富集。

The authors have declared that no competing interests exist.


参考文献

[1] Suplee C.

El Nino/la Nina: nature's vicious cycle

[J]. National Geographic, 1999,195(3): 72-95.

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[2] 章新平, 杨大庆, 刘晶淼.

北美洲降水中稳定同位素的时空分布以及与ENSO的关系

[J]. 冰川冻土, 2006, 28(1): 29-36.

https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0240.2006.01.005      URL      Magsci      [本文引用: 3]      摘要

分析了北美洲降水中δ18O的时空分布特征以及与温度、降水量、ENSO的关系.结果表明:无论是在陆地还是在海洋,北美降水中平均δ18O的纬向分布是非常显著的.随着纬度的升高,降水中δ18O迅速减小.整个北美大陆均存在温度效应,并随纬度的增加而加强.不同季节温度效应分布的差异仅表现在其范围和强度的变化上.降水量效应主要出现在低纬度海洋、中低纬度太平洋的东海岸和湾流的西北海岸.在内陆区,降水量效应不存在.不同季节降水量效应分布的差异也仅表现在其范围和强度的变化上.在大陆内部和高纬度地区,对应显著的温度效应,δ18O的季节差异Δδ18O具有较大的正值;在低纬度海洋,对应显著的降水量效应,Δδ18O较小

[Zhang Xinping, Yang Daqing, Liu Jingmiao.

Temporal-spatial distribution of stable isotopes in precipitation and its relationship with ENSO over the North America.

Journal of Glaciology and Geocryology, 2006, 28(1): 29-36.]

https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0240.2006.01.005      URL      Magsci      [本文引用: 3]      摘要

分析了北美洲降水中δ18O的时空分布特征以及与温度、降水量、ENSO的关系.结果表明:无论是在陆地还是在海洋,北美降水中平均δ18O的纬向分布是非常显著的.随着纬度的升高,降水中δ18O迅速减小.整个北美大陆均存在温度效应,并随纬度的增加而加强.不同季节温度效应分布的差异仅表现在其范围和强度的变化上.降水量效应主要出现在低纬度海洋、中低纬度太平洋的东海岸和湾流的西北海岸.在内陆区,降水量效应不存在.不同季节降水量效应分布的差异也仅表现在其范围和强度的变化上.在大陆内部和高纬度地区,对应显著的温度效应,δ18O的季节差异Δδ18O具有较大的正值;在低纬度海洋,对应显著的降水量效应,Δδ18O较小
[3] 章新平, 姚檀栋, 金会军.

ENSO事件对青藏高原古里雅冰芯中现代δ18O的影响

[J]. 冰川冻土, 2000, 22(1): 23-28.

https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0240.2000.01.003      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

对1951-1992年青藏高原古里雅冰芯中δ18O与I(南方 涛动指数),δ18O与赤道东太平洋 SST(海表面温度)的关系进行了分析.在EI Nino年.无论是隆冬还是盛夏,古里雅冰芯中δ18O均减 小.表现为明显的降温,平均降温幅度分别为1.2℃和0.45℃.在特强El Nino年,平均降温幅度分 别为2.03℃和1.46℃.在La Nina年.盛夏古里雅冰芯中δ18O增大.表现为明显的增温,平均升腽幅度为1.02℃,在特强La Nina年,平均升温幅度为1.6℃,但隆冬古里雅冰芯中δ18O变化不明 显.在非La Nina年.隆冬古里雅冰芯中δ18O与同期3月SOI和同期1月赤道东太平洋SST的线 性相关关系变得显著.

[Zhang Xinping, Yao Tandong, Jin Huijun.

The influence of ENSO event on the mordern δ18O on the guliya ice core.

Journal of Glaciology and Geocryology, 2000, 22(1): 23-28.]

https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0240.2000.01.003      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

对1951-1992年青藏高原古里雅冰芯中δ18O与I(南方 涛动指数),δ18O与赤道东太平洋 SST(海表面温度)的关系进行了分析.在EI Nino年.无论是隆冬还是盛夏,古里雅冰芯中δ18O均减 小.表现为明显的降温,平均降温幅度分别为1.2℃和0.45℃.在特强El Nino年,平均降温幅度分 别为2.03℃和1.46℃.在La Nina年.盛夏古里雅冰芯中δ18O增大.表现为明显的增温,平均升腽幅度为1.02℃,在特强La Nina年,平均升温幅度为1.6℃,但隆冬古里雅冰芯中δ18O变化不明 显.在非La Nina年.隆冬古里雅冰芯中δ18O与同期3月SOI和同期1月赤道东太平洋SST的线 性相关关系变得显著.
[4] 薛积彬, 钟巍, 赵引娟.

珠江三角洲地区降水中δ18O的变化特征及与ENSO的关系

[J]. 地理科学, 2007, 27(6): 825-830.

https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0690.2007.06.016      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

根据2004年5月至2005年6月广州降水中δ^18O与IAEA/WMO提供的1961—2001年香港降水中δ^18O及相关气象资料,分析了珠江三角洲地区降水中δ^18O在不同时间尺度下的变化特征及与ENSO事件的关系。在天气尺度和季节尺度下,该地区降水中δ^18O与温度、降水量均存在显著的负相关关系;在年际变化上,该地区降水中δ^18O与温度、降水量的关系较为复杂。珠江三角洲地区年平均降水中δ^18O与Nino3区SST和南方涛动指数具有显著的相关性,表明ENSO事件对该地区降水中稳定同位素的变化具有重要影响。

[Xue Jibin, Zhong Wei, Zhao Yinjuan.

Variations of δ18O in precipitation in the Zhujiang (Pearl) River Delta and its relationship with ENSO event.

Scientia Geographica Sinica, 2007, 27(6): 825-830.]

https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0690.2007.06.016      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

根据2004年5月至2005年6月广州降水中δ^18O与IAEA/WMO提供的1961—2001年香港降水中δ^18O及相关气象资料,分析了珠江三角洲地区降水中δ^18O在不同时间尺度下的变化特征及与ENSO事件的关系。在天气尺度和季节尺度下,该地区降水中δ^18O与温度、降水量均存在显著的负相关关系;在年际变化上,该地区降水中δ^18O与温度、降水量的关系较为复杂。珠江三角洲地区年平均降水中δ^18O与Nino3区SST和南方涛动指数具有显著的相关性,表明ENSO事件对该地区降水中稳定同位素的变化具有重要影响。
[5] Wu Huawu, Zhang Xinping, Li Xiaoyan et al.

Seasonal variations of deuterium and oxygen-18 isotopes and their response to moisture source for precipitation events in the subtropical monsoon region

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https://doi.org/10.1002/hyp.10132      URL      [本文引用: 2]      摘要

Deuterium and oxygen‐18 are common environmental tracers in water used to investigate hydrological processes such as evaporation and groundwater recharge, and to trace moisture source. In this study, we collected event precipitation from 01 January 2010 to 28 February 2011 at a site in Changsha, Yangtze River Basin to estimate the influence of moisture source and atmospheric conditions on stable isotope compositions. The local meteoric water line, established as δD65=65(8.4565±650.13) δ0160O65+65(17.765±650.9) (r0565=650.97, n65=65189), had a higher slope and intercept than global meteoric water line. Temperature–δ0160O exhibited complex correlations, with positive correlations during Nov.–Apr. superior to during Jun.–Sep., which was attributed to distinctive moisture sources, but vague the overall period; amount effect examined throughout the year. Linear regressions between δ0160O and δD value in different precipitation event size classes revealed progressively decreasing slope and intercept values with decreasing precipitation amount and increasing vapour pressure deficit, indicating that small rainfall events (0–565mm) were subject to secondary evaporation effects during rainwater descent. In contrast, snowfall and heavy precipitation events exhibited high slope and intercepts for the regression equation between δ0160O and δD. High concentrations of heavy isotopes were associated with precipitation events sourced from remote westerly air masses, degenerated tropical marine air masses from the Bay of Bengal (BoB), and inland moisture in the pre‐monsoon period, as determined from backward trajectories assessed in the HYSPLIT model. Meanwhile, low concentrations of heavy isotopes were found to correspond with remote maritime moisture from BoB, the South China Sea, and the west Pacific at three different air pressures in summer monsoon and post‐monsoon using HYSPLIT and records of typhoon paths. These findings suggest that stable isotope compositions in precipitation events are closely associated with the meteorological conditions and respond sensitively to moisture source in subtropical monsoon climates. Copyright 08 2013 John Wiley & Sons, Ltd.
[6] 黄一民, 章新平, 唐方雨, .

长沙大气降水中稳定同位素变化及过量氘指示水汽来源

[J]. 自然资源学报, 2013, 28(11): 1945-1954.

https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2013.11.011      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

基于2010 年1 月1 日至2012 年5 月31 日长沙日降水同位素资料,对长沙降水中稳定同位素、过量氘(记为<i>d</i>) 的变化特征以及它们与降水、温度和湿度的关系进行了分析。研究发现:①在季风系统下, 降水中稳定同位素、<i>d</i> 均具有明显的季节变化,表现出夏半年的低值与冬半年的高值交替变化的特点;②降水中稳定同位素在不同时段均存在降水量效应和湿度效应,另外,夏半年中表现为反温度效应,冬半年则表现出温度效应;③综合考虑降水中<i>d</i> 和δ<sup>18</sup>O 与大气湿度的关系, 可认为影响长沙降水中稳定同位素变化的主要原因与降水的气团性质有关。夏半年中,夏季风盛行,降水的水汽主要来源于西南季风、东南季风所携带的海洋水汽,空气湿度大,<i>d</i> 小,重同位素在水汽输送过程中因不断冷凝而大大贫化,从而降水中δ<sup>18</sup>O(δD) 较小;冬半年中,长沙受大陆性气团控制,降水的水汽则主要来源于西风带及当地蒸发,空气湿度小,降水中δ<sup>18</sup>O(δD) 以及<i>d</i> 均较高。

[Huang Yimin, Zhang Xinping,Tang Fangyu et al.

Variations of precipitation stable isotope and vapor origins revealed by deuterium excess in Changsha.

Journal of Natural Resource, 2013, 28(11): 1945-1954.]

https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2013.11.011      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

基于2010 年1 月1 日至2012 年5 月31 日长沙日降水同位素资料,对长沙降水中稳定同位素、过量氘(记为<i>d</i>) 的变化特征以及它们与降水、温度和湿度的关系进行了分析。研究发现:①在季风系统下, 降水中稳定同位素、<i>d</i> 均具有明显的季节变化,表现出夏半年的低值与冬半年的高值交替变化的特点;②降水中稳定同位素在不同时段均存在降水量效应和湿度效应,另外,夏半年中表现为反温度效应,冬半年则表现出温度效应;③综合考虑降水中<i>d</i> 和δ<sup>18</sup>O 与大气湿度的关系, 可认为影响长沙降水中稳定同位素变化的主要原因与降水的气团性质有关。夏半年中,夏季风盛行,降水的水汽主要来源于西南季风、东南季风所携带的海洋水汽,空气湿度大,<i>d</i> 小,重同位素在水汽输送过程中因不断冷凝而大大贫化,从而降水中δ<sup>18</sup>O(δD) 较小;冬半年中,长沙受大陆性气团控制,降水的水汽则主要来源于西风带及当地蒸发,空气湿度小,降水中δ<sup>18</sup>O(δD) 以及<i>d</i> 均较高。
[7] 姚天次, 章新平, 李广, .

湘江流域岳麓山周边地区不同水体中氢氧稳定同位素特征及相互关系

[J]. 自然资源学报, 2016, 31(7): 1198-1210.

URL      [本文引用: 1]     

[Yao Tianci, Zhang Xinping, Li Guang et al.

Characteristics of the stable isotopes in different water bodies and their relationships in surrounding areas of Yuelu Mountain in the xiangjiang river basin.

Journal of Natural Resource, 2016, 31(7): 1198-1210.]

URL      [本文引用: 1]     

[8] 黄一民, 章新平, 孙葭, .

长沙大气水汽、降水中稳定同位素季节变化及与水汽输送关系

[J]. 地理科学, 2015,35(4): 498-506.

https://doi.org/10.1002/oti.1402      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

基于2010年1月至2012年12月长沙降水事件同位素资料和搭载在Aura卫星上的TES观测仪所反演的2010年3月至2011年12月全球日大气中HDO、H2O资料,对长沙大气水汽、降水中稳定同位素的变化特征以及它们的关系,不同水汽来源及输送强度变化对降水中同位素的影响进行了研究。结果表明:水汽中同位素值随高度增加而贫化,水汽中同位素较降水中同位素大为贫化,降水中同位素为冬春富集、夏秋贫化,水汽中同位素则表现出春夏富集、秋冬贫化,水汽、降水中同位素存在着较大波动。通过对长沙冬、夏季所有降水事件的水汽输送轨迹的分析发现:夏季降水的水汽主要来源于西南季风和东南季风输送的海洋性气团,降水中同位素贫化;冬季降水的水汽主要来源于西风带输送的大陆性气团,降水中同位素富集。另外,长沙2010~2012年夏季的水汽输送通量与降水同位素的关系再次证明环流效应是可信的。

[Huang Yimin, Zhang Xinping, Sun Jia et al.

Seasonal variations of stable isotope in precipitation and atmospheric water vapor and their relationship with moisture transportation in Changsha City.

Scientia Geographica Sinica, 2015,35(4): 498-506.]

https://doi.org/10.1002/oti.1402      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

基于2010年1月至2012年12月长沙降水事件同位素资料和搭载在Aura卫星上的TES观测仪所反演的2010年3月至2011年12月全球日大气中HDO、H2O资料,对长沙大气水汽、降水中稳定同位素的变化特征以及它们的关系,不同水汽来源及输送强度变化对降水中同位素的影响进行了研究。结果表明:水汽中同位素值随高度增加而贫化,水汽中同位素较降水中同位素大为贫化,降水中同位素为冬春富集、夏秋贫化,水汽中同位素则表现出春夏富集、秋冬贫化,水汽、降水中同位素存在着较大波动。通过对长沙冬、夏季所有降水事件的水汽输送轨迹的分析发现:夏季降水的水汽主要来源于西南季风和东南季风输送的海洋性气团,降水中同位素贫化;冬季降水的水汽主要来源于西风带输送的大陆性气团,降水中同位素富集。另外,长沙2010~2012年夏季的水汽输送通量与降水同位素的关系再次证明环流效应是可信的。
[9] 黄一民, 宋献方, 章新平, .

洞庭湖流域不同水体中同位素研究

[J]. 地理科学, 2016, 36(8): 1252-1260.

https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2016.08.017      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<p>在洞庭湖流域内的长沙、汨罗、怀化对大气降水、地表水(河水)、地下水(泉水、井水)进行了取样,分析了流域内不同水体中稳定水同位素的变化特征以及它们之间的转化关系。研究发现地处亚热带季风区的洞庭湖流域,地表水、地下水中同位素继承了降水同位素冬半年富集、夏半年贫化的特征,但存在不同程度的滞后。同时,降水同位素的变化幅度及波动性明显大于地表水及地下水,而地表水、地下水中同位素较降水中要富集。流域内河水中同位素大致表现出随纬度升高而贫化的趋势,这主要受降水同位素场的影响。流域内长沙河水、井水、泉水中同位素组成均位于大气水线附近且分别大致位于一直线上,这说明大气降水是这3种水体的主要补给源。不同季节河水、井水、泉水中同位素组成与大气水线的比较则进一步反映出了不同水体在不同季节的转化关系。</p>

[Huang Yimin, Song Xianfang,Zhang Xinping et al.

Stable water isotopes of different water bodies in the dongting lake basin.

Scientia Geographica Sinica, 2016, 36(8): 1252-1260.]

https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2016.08.017      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<p>在洞庭湖流域内的长沙、汨罗、怀化对大气降水、地表水(河水)、地下水(泉水、井水)进行了取样,分析了流域内不同水体中稳定水同位素的变化特征以及它们之间的转化关系。研究发现地处亚热带季风区的洞庭湖流域,地表水、地下水中同位素继承了降水同位素冬半年富集、夏半年贫化的特征,但存在不同程度的滞后。同时,降水同位素的变化幅度及波动性明显大于地表水及地下水,而地表水、地下水中同位素较降水中要富集。流域内河水中同位素大致表现出随纬度升高而贫化的趋势,这主要受降水同位素场的影响。流域内长沙河水、井水、泉水中同位素组成均位于大气水线附近且分别大致位于一直线上,这说明大气降水是这3种水体的主要补给源。不同季节河水、井水、泉水中同位素组成与大气水线的比较则进一步反映出了不同水体在不同季节的转化关系。</p>
[10] 龚道溢, 王绍武.

近百年ENSO事件对全球陆地和中国降水的影响

[J]. 科学通报, 1999, 44(3): 315-320.

URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

<p>对近百年全球陆地平均降水量序列进行&chi;<sup>2</sup> 检验,证明在El Nio年,全球陆地平均年降水量显著减少,而在La Nia年则显著增加.近百年来我国东部冬、秋季降水量与ENSO有显著的关系:El Nio年江南地区降水偏多,北方偏少;La Nia年相反.夏季的关系不如秋、冬季明显,但El Nio年黄河以北有干旱趋势,春季基本没有关系.</p>

[Gong Daoyi, Wang Shaowu.

Impacts of ENSO on rainfall of global land and China.

Chinese Science Bulletin, 1999, 44(3): 315-320.]

URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

<p>对近百年全球陆地平均降水量序列进行&chi;<sup>2</sup> 检验,证明在El Nio年,全球陆地平均年降水量显著减少,而在La Nia年则显著增加.近百年来我国东部冬、秋季降水量与ENSO有显著的关系:El Nio年江南地区降水偏多,北方偏少;La Nia年相反.夏季的关系不如秋、冬季明显,但El Nio年黄河以北有干旱趋势,春季基本没有关系.</p>
[11] Ropelewski C, Jones P.

An extension of the Tahiti-Darwin southern oscillation index

[J]. Monthly Weather Review, 1987, 115(9): 2161-2165.

[本文引用: 1]     

[12] 谭明, 南素兰.

中国季风区降水氧同位素年际变化的“环流效应”初探

[J]. 第四纪研究, 2010,30(3): 620-622.

https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-7410.2010.03.21      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

大气降水氧同位素受温度、雨量、纬度、高程、距海远近和季节变化的影响,具有诸多“环境效 应”。假设气候系统长年稳定不变,上述效应依然存在。所以说,“环境效应”本质上不是“气候变化效应”——虽然从同位素气候学角度研究问题时它们是必须考 虑的基本关系。表征气候要以温度、降水等气象要素为依据,但由于“气候”是长时间气象要素或天气现象的平均或统计状态,因而气候变化研究更需要分析年际及 以上尺度的统计观测结果或代用序列。

[Tan Ming, Nan Sulan.

Primary investitation on interannual changes in the circulation effect of precipitation Oxygen isotopes in monsoon China.

Quaternary Sciences, 2010,30(3): 620-622.]

https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-7410.2010.03.21      URL      Magsci      [本文引用: 2]      摘要

大气降水氧同位素受温度、雨量、纬度、高程、距海远近和季节变化的影响,具有诸多“环境效 应”。假设气候系统长年稳定不变,上述效应依然存在。所以说,“环境效应”本质上不是“气候变化效应”——虽然从同位素气候学角度研究问题时它们是必须考 虑的基本关系。表征气候要以温度、降水等气象要素为依据,但由于“气候”是长时间气象要素或天气现象的平均或统计状态,因而气候变化研究更需要分析年际及 以上尺度的统计观测结果或代用序列。
[13] 涂林玲, 王华, 冯玉梅.

桂林地区大气降水的D和18O同位素的研究

[J]. 中国岩溶, 2004,23(4): 304-309.

https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4810.2004.04.008      URL      [本文引用: 1]      摘要

研究了桂林地区近16年(1983-1998年)大气降水的氢、 氧同位素组成,提出了大气降水线方程为δD=8.42,δ18O+16.28,并与全国及全球降水线进行比较,揭示了该降水线方程的特征.研究表明,桂林 地区全年降水来源较为单一 ,主要为海洋性气团,夏季大气降水同位素组成主要受夏季风或夏季台风的影响,降水δ值与平均降水、气温均呈负相关关系;降水中δD 与δ18O 的降水量效应明显,且该影响远远掩盖了温度效应.

[Tu Linling, Wang Hua, Feng Yumei.

Research on D and 18O isotope in the precipitation of Gulin.

Carsologica Sinica, 2004,23(4): 304-309.]

https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4810.2004.04.008      URL      [本文引用: 1]      摘要

研究了桂林地区近16年(1983-1998年)大气降水的氢、 氧同位素组成,提出了大气降水线方程为δD=8.42,δ18O+16.28,并与全国及全球降水线进行比较,揭示了该降水线方程的特征.研究表明,桂林 地区全年降水来源较为单一 ,主要为海洋性气团,夏季大气降水同位素组成主要受夏季风或夏季台风的影响,降水δ值与平均降水、气温均呈负相关关系;降水中δD 与δ18O 的降水量效应明显,且该影响远远掩盖了温度效应.
[14] 薛积彬, 钟巍, 赵引娟.

广州大气降水中δ18O与气象要素及季风活动之间的关系

[J]. 冰川冻土, 2008, 30(5): 761-768.

URL      Magsci      摘要

根据2004年5月至2005年6月广州日大气降水中δ18O资 料和GNIP提供的广州、香港多年月平均降水中δ D、δ18O资料, 研究了天气尺度下广州大气降水中δ18O与降水量、水汽压、气温和露点温度等气象要素之间的关系, 并就季风活动对本地降水中δ18O的影响作了初步分析. 结果表明: 在天气尺度下, 广州大气降水中δ18O与降水量、水汽压、气温和露点温度均存在显著的负相关关系, 同温度露点差存在显著的正相关关系, 表明广州大气降水中δ18O变化具有显著的降水量效应和湿度效应. 夏季风期间季风活动对天气尺度下降水中δ18O的变化具有显著影响, 使得天气尺度下大气降水中δ18O变化有时并不遵循降水量效应. 从多年气候平均状况来看, 广州、香港降水中δ18O的季节变化同亚洲夏季风的爆发和推进演变过程较为相似, 在夏季风活跃的时期, 大气降水中δ18O值也较低, 反映了季风降水再循环活动对降水中稳定同位素含量具有显著影响.

[Xue Jibin, Zhong Wei, Zhao Yinjuan.

Stable Oxygen isotope in precipitation in Guangzhou in relation to the meteorological factors and the monsoon activity.

Journal of Glaciology and Geocryology, 2008, 30(5): 761-768.]

URL      Magsci      摘要

根据2004年5月至2005年6月广州日大气降水中δ18O资 料和GNIP提供的广州、香港多年月平均降水中δ D、δ18O资料, 研究了天气尺度下广州大气降水中δ18O与降水量、水汽压、气温和露点温度等气象要素之间的关系, 并就季风活动对本地降水中δ18O的影响作了初步分析. 结果表明: 在天气尺度下, 广州大气降水中δ18O与降水量、水汽压、气温和露点温度均存在显著的负相关关系, 同温度露点差存在显著的正相关关系, 表明广州大气降水中δ18O变化具有显著的降水量效应和湿度效应. 夏季风期间季风活动对天气尺度下降水中δ18O的变化具有显著影响, 使得天气尺度下大气降水中δ18O变化有时并不遵循降水量效应. 从多年气候平均状况来看, 广州、香港降水中δ18O的季节变化同亚洲夏季风的爆发和推进演变过程较为相似, 在夏季风活跃的时期, 大气降水中δ18O值也较低, 反映了季风降水再循环活动对降水中稳定同位素含量具有显著影响.
[15] 章新平, 刘晶淼, 孙维贞, .

中国西南地区降水中氧稳定同位素比率与相关气象要素之间关系的研究

[J]. 中国科学D辑, 2006, 36(9): 850-859.

https://doi.org/10.3321/j.issn:1006-9267.2006.09.007      URL      [本文引用: 2]      摘要

分析了中国西南地区降水中稳定同位素比率与不同高度的温度、气 压、湿度的关系以及影响该地区降水中稳定同位素比率的因子.在天气尺度下,蒙自、思茅、腾冲降水中δ18O与取样时的降水量、水汽压、大气水汽总量均存在 显著的负相关关系; 与各标准层(400,500,700,850 hPa)的日平均温度存在显著的负相关关系,这个结果与中高纬度内陆区存在的显著温度效应不同.另外发现,降水中δ18O与各标准层大气的温度露点差 ΔTd存在显著的正相关关系.在年尺度下,昆明站的年加权平均δ18O不仅与年降水量存在一定程度的负相关关系,并且与500 hPa的年平均温度存在显著的负相关关系.在夏季风异常强盛的年份,更多来自低纬度海洋的暖湿空气通过中国的西南水汽通道向北输送,并在沿途形成异常的强 降水.异常强的凝结过程将释放更多的凝结潜热加热大气,使降水时的大气温度升高.伴随降水量的增加,降水中δ18O的降低; 反之,在夏季风异常弱的年份,降水量小,降水时的大气温度较低,因此,降水中的δ18O较高.

[Zhang Xinping, Liu Jingmiao, Sun Weizhen et al.

Study on relationship between stable Oxygen isotope in precipitation and relative metrological parameters in Southwest China.

Science in China: Series D, 2006, 36(9): 850-859.]

https://doi.org/10.3321/j.issn:1006-9267.2006.09.007      URL      [本文引用: 2]      摘要

分析了中国西南地区降水中稳定同位素比率与不同高度的温度、气 压、湿度的关系以及影响该地区降水中稳定同位素比率的因子.在天气尺度下,蒙自、思茅、腾冲降水中δ18O与取样时的降水量、水汽压、大气水汽总量均存在 显著的负相关关系; 与各标准层(400,500,700,850 hPa)的日平均温度存在显著的负相关关系,这个结果与中高纬度内陆区存在的显著温度效应不同.另外发现,降水中δ18O与各标准层大气的温度露点差 ΔTd存在显著的正相关关系.在年尺度下,昆明站的年加权平均δ18O不仅与年降水量存在一定程度的负相关关系,并且与500 hPa的年平均温度存在显著的负相关关系.在夏季风异常强盛的年份,更多来自低纬度海洋的暖湿空气通过中国的西南水汽通道向北输送,并在沿途形成异常的强 降水.异常强的凝结过程将释放更多的凝结潜热加热大气,使降水时的大气温度升高.伴随降水量的增加,降水中δ18O的降低; 反之,在夏季风异常弱的年份,降水量小,降水时的大气温度较低,因此,降水中的δ18O较高.
[16] 林学椿, 于淑秋.

厄尔尼诺与我国汛期降水

[J]. 气象学报, 1993,51(4): 434-441.

https://doi.org/10.11676/qxxb1993.054      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

本文详细地讨论了厄尔尼诺与我国汛期大尺度降水的关系。指出,厄尔尼诺东部型,北太平洋海温的三个主要正负距平区的结构具有PNA遥相关型;厄尔尼诺中部型,北太平洋海温的三个主要正负距平区分布在赤道东太平洋到千岛群岛一线上。进而指出,厄尔尼诺东部型峰期过后,我国汛期降水的大尺度特征是长江流域降水偏少,江南和华北地区降水偏多。在厄尔尼诺中部型峰期过后则相反,长江流域降水偏多,江南和华北降水偏少。

[Lin Xuechun, Yu Shuqiu.

El Nino and rainfall during the flood season(June-August).

Acta Meteorologica Sinica, 1993,51(4): 434-441.]

https://doi.org/10.11676/qxxb1993.054      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

本文详细地讨论了厄尔尼诺与我国汛期大尺度降水的关系。指出,厄尔尼诺东部型,北太平洋海温的三个主要正负距平区的结构具有PNA遥相关型;厄尔尼诺中部型,北太平洋海温的三个主要正负距平区分布在赤道东太平洋到千岛群岛一线上。进而指出,厄尔尼诺东部型峰期过后,我国汛期降水的大尺度特征是长江流域降水偏少,江南和华北地区降水偏多。在厄尔尼诺中部型峰期过后则相反,长江流域降水偏多,江南和华北降水偏少。
[17] 龚道溢, 王绍武.

ENSO对中国四季降水的影响

[J]. 自然灾害学报, 1998, 7(4): 44-52.

URL      [本文引用: 1]      摘要

对1880年以来我国东部地区35个站的四季降水序列资料和1951年以来120个站的观测降水资料,利用X2检验和合成分析方法,研究了我国四季降水与ENSO事件的关系。近百年来,每逢ElNino年,我国东部北方地区夏、秋和冬季降水及年降水都偏少,江南地区秋季降水显著增加,东南地区冬季降水也显著偏多:LaNina年则相反。春季降水情况基本上与这些年没有关系。1997年我国东部地区降水异常的型式,与过去百年资料统计显示出的ElNino年中国的降水异常相一致,这可能说明1997-1998年的强ElNino事件对我国降水的影响比重较大。

[Gong Daoyi, Wang Shaowu.

Impact of ENSO on the seasonal rainfall in China.

Journal of Natural Disasters, 1998, 7(4): 44-52.]

URL      [本文引用: 1]      摘要

对1880年以来我国东部地区35个站的四季降水序列资料和1951年以来120个站的观测降水资料,利用X2检验和合成分析方法,研究了我国四季降水与ENSO事件的关系。近百年来,每逢ElNino年,我国东部北方地区夏、秋和冬季降水及年降水都偏少,江南地区秋季降水显著增加,东南地区冬季降水也显著偏多:LaNina年则相反。春季降水情况基本上与这些年没有关系。1997年我国东部地区降水异常的型式,与过去百年资料统计显示出的ElNino年中国的降水异常相一致,这可能说明1997-1998年的强ElNino事件对我国降水的影响比重较大。
[18] 章新平, 姚檀栋, 刘晶淼, .

不同时间尺度下的稳定同位素变化

[J]. 冰川冻土, 2003, 25(4): 428-432.

https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0240.2003.04.011      URL      Magsci      摘要

根据北半球IAEA/WMO监测网12个具有长序列站点的资料, 分析了在不同时间尺度下降水中δ18O的时空变化特征.被选出的12个取样站都存在显著的降水量效应, δ18O/降水量变化率的大小与降水量存在一定程度的反比关系.降水量效应不仅与产生降水的强对流现象相联系,而且与降水量的季节分布有关.在年尺度下, 12个站中的11个站具有一定程度的温度效应,相对而言,位于中低纬度取样站的平均δ18O/平均温度变化率大于中高纬度.与单站相比,合计的δ18O和温度之间的正相关关系要显著得多,说明δ18O的年际变化主要受大尺度气象条件的制约且反映大尺度空间的环境和气候变化.分析表明, 12个站合计的年加权平均δ18O和合计的年平均温度的逐年变化具有较好的一致性.

[Zhang Xinping, Yao Tandong,Liu Jingmiao et al.

Isotopic variations under different time scales.

Journal of Glaciology and Geocryology, 2003, 25(4): 428-432.]

https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0240.2003.04.011      URL      Magsci      摘要

根据北半球IAEA/WMO监测网12个具有长序列站点的资料, 分析了在不同时间尺度下降水中δ18O的时空变化特征.被选出的12个取样站都存在显著的降水量效应, δ18O/降水量变化率的大小与降水量存在一定程度的反比关系.降水量效应不仅与产生降水的强对流现象相联系,而且与降水量的季节分布有关.在年尺度下, 12个站中的11个站具有一定程度的温度效应,相对而言,位于中低纬度取样站的平均δ18O/平均温度变化率大于中高纬度.与单站相比,合计的δ18O和温度之间的正相关关系要显著得多,说明δ18O的年际变化主要受大尺度气象条件的制约且反映大尺度空间的环境和气候变化.分析表明, 12个站合计的年加权平均δ18O和合计的年平均温度的逐年变化具有较好的一致性.
[19] 刘小康, 饶志国, 张肖剑, .

天山地区大气降水氧同位素的影响因素及其对西风环流变化的指示意义

[J]. 地理学报, 2015, 70(1): 97-109.

https://doi.org/10.11821/dlxb201501008      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

Proxy records of the oxygen isotopic composition of meteorological precipitation(δ18Op) preserved in archives such as ice cores, lacustrine carbonates and stalagmite calcite are important for paleoclimatic studies. Therefore, knowledge of the variations and controlling mechanisms of modern δ18Op on different time scales is necessary. Here, we investigate the linear correlations between δ18Op and corresponding temperature and precipitation on monthly and inter-annual timescales, using data from the Urumqi(1986–2003) and Hotan stations of the Global Network of Isotopes in Precipitation(GNIP), and δ18O data from 4 ice cores in the adjacent Tianshan Mountains. Consistent with previous reported results, modern δ18Op variations on a seasonal time scale in the Tianshan region are mainly controlled by a ‘temperature effect'(indicated by a significant positive correlation between δ18Op and temperature), with more positive δ18Op values occurring in summer. However, on an inter-annual timescale, there is a weak inverse correlation between weighted average annual δ18Op and annual average temperature at Urumqi station. This finding is supported by the inversely varying trends of δ18O data from 4 ice cores in the central and eastern Tianshan Mountains compared to annual average temperatures in the same region during the past 40–50 years. The data from Urumqi station and the 4 ice cores demonstrate that there is inverse correlation between δ18Op and temperature on inter-annual to decadal time scales. Analysis of water vapor sources and pathways for the warm year of 1997 and the cold year of 1988 reveal that relatively more water vapor for the Tianshan region was derived from long-distance transport from high-latitude sources than during the warm year of 1997; and that more water vapor was transported from more proximal sources from mid- to low-latitude areas during the cold year of 1988. In addition, the δ18Op values are more negative in the high latitude areas than those in mid- to low-latitude areas in the Eurasian continent at the upper wind direction of Tianshan Mountains region, according to the weighted averaged warm season(May to September)δ18Op values for 14 GNIP stations in the years 1997 and 1988. Due to the distribution of δ18Op within the Eurasian continent, the relative shift of water vapor sources between warm and cold years convincingly explains the observed variations of δ18Op in the Tianshan Mountains region. Therefore, we conclude that variations in δ18Op in this region are mainly controlled by changes in water vapor sources which are ultimately caused by northward and southward shifts in the Westerly circulation.

[Liu Xiaokang, Rao Zhiguo, Zhang Xiaojian et al.

Variations in the Oxygen isotopic composition of precipitation in the Tianshan Mountains region and their significance for the Westerly circulation.

Acta Geographica Sinica, 2015, 70(1): 97-109.]

https://doi.org/10.11821/dlxb201501008      URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

Proxy records of the oxygen isotopic composition of meteorological precipitation(δ18Op) preserved in archives such as ice cores, lacustrine carbonates and stalagmite calcite are important for paleoclimatic studies. Therefore, knowledge of the variations and controlling mechanisms of modern δ18Op on different time scales is necessary. Here, we investigate the linear correlations between δ18Op and corresponding temperature and precipitation on monthly and inter-annual timescales, using data from the Urumqi(1986–2003) and Hotan stations of the Global Network of Isotopes in Precipitation(GNIP), and δ18O data from 4 ice cores in the adjacent Tianshan Mountains. Consistent with previous reported results, modern δ18Op variations on a seasonal time scale in the Tianshan region are mainly controlled by a ‘temperature effect'(indicated by a significant positive correlation between δ18Op and temperature), with more positive δ18Op values occurring in summer. However, on an inter-annual timescale, there is a weak inverse correlation between weighted average annual δ18Op and annual average temperature at Urumqi station. This finding is supported by the inversely varying trends of δ18O data from 4 ice cores in the central and eastern Tianshan Mountains compared to annual average temperatures in the same region during the past 40–50 years. The data from Urumqi station and the 4 ice cores demonstrate that there is inverse correlation between δ18Op and temperature on inter-annual to decadal time scales. Analysis of water vapor sources and pathways for the warm year of 1997 and the cold year of 1988 reveal that relatively more water vapor for the Tianshan region was derived from long-distance transport from high-latitude sources than during the warm year of 1997; and that more water vapor was transported from more proximal sources from mid- to low-latitude areas during the cold year of 1988. In addition, the δ18Op values are more negative in the high latitude areas than those in mid- to low-latitude areas in the Eurasian continent at the upper wind direction of Tianshan Mountains region, according to the weighted averaged warm season(May to September)δ18Op values for 14 GNIP stations in the years 1997 and 1988. Due to the distribution of δ18Op within the Eurasian continent, the relative shift of water vapor sources between warm and cold years convincingly explains the observed variations of δ18Op in the Tianshan Mountains region. Therefore, we conclude that variations in δ18Op in this region are mainly controlled by changes in water vapor sources which are ultimately caused by northward and southward shifts in the Westerly circulation.
[20] 谭明, 南素兰, 段武辉.

中国季风区大气降水同位素的季节尺度环流效应

[J]. 第四纪研究, 2016, 36(3): 575-580.

https://doi.org/10.11928/j.issn.1001-7410.2016.03.07      URL      Magsci      [本文引用: 3]      摘要

Dansgaard于1964提出月尺度降水δ18O的的降水量效应(或称雨量效应),之后在古气候研究中被广泛应用于解释古季风强度的变化以及重建降水量。但在具有复合水源的中国季风区,这一应用遇到了困难。近年来,根据大量的观测数据,指出至少在中国季风区还存在另外一种同位素效应:环流效应。对于中国东部广大季风区来说,临近的太平洋提供近源水汽,而印度洋提供远源水汽。由于海洋和大气环流的变化,如热带太平洋海温梯度的变化,或西太平洋副热带高压的变化等,可导致从太平洋和印度洋向中国季风区输送的近远源水汽比率发生变化,从而导致了大气降水δ18O变化:无论降水量大或小,如果水汽来自太平洋,则降水δ18O的值偏高,如果水汽来自印度洋,则降水δ18O值偏低。本研究进一步分析了降水同位素季节尺度的环流效应,并引用SPR(江南春雨)这个气候学概念,成功地解释了2012年的降水量效应佯谬。降水同位素的环流效应概念不仅对同位素气象学和气候学有参考价值,也有助于我们理解作为古气候代用指标的占。℃的信号意义。

[Tan Ming, Nan Sulan, Duan Wuhui.

Seasonal scale circulation effect of stable isotope in atmospheric precipitation in the monsoon regions of China.

Quaternary Sciences, 2016, 36(3): 575-580.]

https://doi.org/10.11928/j.issn.1001-7410.2016.03.07      URL      Magsci      [本文引用: 3]      摘要

Dansgaard于1964提出月尺度降水δ18O的的降水量效应(或称雨量效应),之后在古气候研究中被广泛应用于解释古季风强度的变化以及重建降水量。但在具有复合水源的中国季风区,这一应用遇到了困难。近年来,根据大量的观测数据,指出至少在中国季风区还存在另外一种同位素效应:环流效应。对于中国东部广大季风区来说,临近的太平洋提供近源水汽,而印度洋提供远源水汽。由于海洋和大气环流的变化,如热带太平洋海温梯度的变化,或西太平洋副热带高压的变化等,可导致从太平洋和印度洋向中国季风区输送的近远源水汽比率发生变化,从而导致了大气降水δ18O变化:无论降水量大或小,如果水汽来自太平洋,则降水δ18O的值偏高,如果水汽来自印度洋,则降水δ18O值偏低。本研究进一步分析了降水同位素季节尺度的环流效应,并引用SPR(江南春雨)这个气候学概念,成功地解释了2012年的降水量效应佯谬。降水同位素的环流效应概念不仅对同位素气象学和气候学有参考价值,也有助于我们理解作为古气候代用指标的占。℃的信号意义。

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