石笋中的降水氧同位素记录是重建历史气候变化的重要支撑。在东亚季风区，这些记录揭示了从水汽源到洞穴点的广泛区域降水在长时间尺度上的变化，进而映射出季风强度的变化。然而，在短时间尺度上，降水氧同位素的变化受到上游对流、水汽源地、局地降雨量和降水的季节性等多种复杂因素的影响，其解释一直存在争议。尤其是在北方地区，气候更加偏向大陆性，降水氧同位素呈现出与南方季风区不同的季节特征。水汽来源是否以及如何影响此地区降水氧同位素还不清楚。
近期，中国科学院地球环境研究所“极端气候事件及影响”团队（EXCEIS）谭亮成课题组与斯德哥尔摩大学张琼教授、美国加州州立大学Ashish Sinha教授等合作，使用大气环流模型CAM3，嵌入水汽标记和稳定水同位素模块，定量分析了不同水汽来源对北方降水氧同位素季节-年代际变化的影响。研究结果显示:（1）非季风期，中国北方降水氧同位素主要受温度效应的影响。而在季风期，则反映了大尺度大气环流变化，受水汽源与上游对流动态相互作用的影响；（2）局地（北方）再循环水汽与其他陆地水汽对北方降水的贡献超过60%，但对降水氧同位素影响有限，表明该地区大部分再循环水汽可能来源于植物蒸腾而非蒸发；（3）太平洋、北印度洋水汽是影响夏季降水氧同位素变化的主要海洋性水汽来源；（4）年代际尺度上，太平洋年代际涛动（PDO）通过调控印度洋和北太平洋水汽的相对贡献率进而影响夏季降水氧同位素组成。而局地降雨量不仅受大尺度环流影响，还受当地内循环水汽的影响，与降水氧同位素呈现出反相位变化。
上述成果于近期在线发表在国际知名期刊npj Climate and Atmospheric Science (npjCAS)上，博士生林方园为文章第一作者，谭亮成研究员与张琼教授为共同通讯作者。该成果得到国家自然科学基金 (42325705)、中国科学院 (xbzg-zdsys-202217、XDB40000000、2020VCA0019) 和瑞典研究理事会 (Vetenskapsrådet, 2022-03129) 等联合资助。
相关文献：
Lin, F., Zhang, Q.*, Sinha, A., Wang, Z., Axelsson, J., Chen, L., Wang, T., Tan, L.*. Impact of moisture sources on seasonal to decadal variability of precipitation oxygen isotopes in northern China. npj Climate and Atmospheric Science, 2024,7:14. https://doi.org/10.1038/s41612-024-00564-x
图1 水汽源分区示意图
图2 水汽源对中国北方各季节降水量的相对贡献
图3 正负 PDO 相位各水汽通量以及贡献异常
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