薛積彬， 鐘 巍*， 謝麗純， 馬巧紅， 曹家元

(1.華南師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，廣東廣州 510631；2.廣東商學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院， 廣東廣州 510320)

短時(shí)間尺度下降水中穩(wěn)定同位素變化特征及其意義

薛積彬1， 鐘 巍1*， 謝麗純2， 馬巧紅1， 曹家元1

(1.華南師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，廣東廣州 510631；2.廣東商學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院， 廣東廣州 510320)

根據(jù)2007年11月至2008年3月廣州降水中穩(wěn)定同位素和氣象資料，探討了短時(shí)間尺度下降水中穩(wěn)定同位素變化規(guī)律.采樣期間所得到的降水中穩(wěn)定同位素與氣溫在天氣尺度下呈顯著的正相關(guān)，可能與2008年初南方發(fā)生嚴(yán)重冰雪凍雨災(zāi)害期間特殊的大氣環(huán)流形勢(shì)、水汽輸送等因素有關(guān).在單次連續(xù)降水過(guò)程中，降水中穩(wěn)定同位素變化過(guò)程主要有2類，一類是隨著降水的持續(xù)，降水中穩(wěn)定同位素逐漸降低，另一類則是降水中穩(wěn)定同位素變化表現(xiàn)出“V”型結(jié)構(gòu)，且降水中過(guò)量氘(d)的變化與同位素變化趨勢(shì)相近，這些不同類型的同位素組成變化趨勢(shì)可能跟水汽來(lái)源、鋒面活動(dòng)、雨滴下落過(guò)程中所受到的蒸發(fā)分餾等有關(guān).

降水中穩(wěn)定同位素； 短時(shí)間尺度； 水循環(huán)

大氣降水是自然界水體循環(huán)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)降水中穩(wěn)定同位素(18O/16O，2H/1H)的現(xiàn)代過(guò)程研究是進(jìn)行古氣候定量重建和研究不同時(shí)空尺度水循環(huán)的基礎(chǔ).到目前為止，對(duì)降水中同位素組成的基本原理和規(guī)律及各種區(qū)域性和全球性影響因素已有較深入的認(rèn)識(shí)[1-2]，逐漸轉(zhuǎn)向?qū)λh(huán)過(guò)程(降水過(guò)程、水汽來(lái)源、水汽輸送等)中穩(wěn)定同位素細(xì)節(jié)變化的研究[3-5]，特別是同一連續(xù)降水過(guò)程中穩(wěn)定同位素的變化研究在國(guó)際上已有報(bào)道[6-8].我國(guó)對(duì)降水中穩(wěn)定同位素變化的研究起步較晚，主要集中在對(duì)青藏高原[9-11]和東南季風(fēng)區(qū)[12-15]等地降水中同位素變化的研究，考慮到這些研究多限于天氣尺度、季節(jié)尺度乃至年尺度下同位素的變化規(guī)律，因此對(duì)季風(fēng)影響下連續(xù)降水過(guò)程中穩(wěn)定同位素細(xì)節(jié)變化的研究值得深入.

廣州(23.13°N，113.32°E)地處華南沿海，夏季受東南季風(fēng)影響，冬季盛行東北季風(fēng)，年平均氣溫22.2 ℃，年平均降水量為1 723.5 mm.自2004年5月以來(lái)，作者逐步開(kāi)展了對(duì)廣州降水(主要是夏季)中穩(wěn)定同位素的取樣分析[16-17].

本文通過(guò)對(duì)2007年11月至2008年3月間廣州多次降水過(guò)程中高密度地水樣采集和穩(wěn)定同位素測(cè)試，初步分析了在連續(xù)降水過(guò)程中穩(wěn)定同位素隨時(shí)間的變化特征及其可能的指示意義，以期對(duì)短時(shí)間尺度下降水中穩(wěn)定同位素的變化研究增添新材料，同時(shí)也有助于了解一些極端天氣過(guò)程對(duì)降水中穩(wěn)定同位素變化的影響及其機(jī)理.

1 材料與方法

取樣時(shí)間為2007年11月至2008年3月，水樣采集于華南師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院樓頂開(kāi)闊天臺(tái)上，距離地面高約25 m.采樣期間，對(duì)一些持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的降水過(guò)程大致按每10～20 min收集1個(gè)水樣(下文簡(jiǎn)稱為“事件水樣”)，共收集了16次降水過(guò)程中的97個(gè)水樣，個(gè)別降水過(guò)程因發(fā)生在夜間或降水量太小而沒(méi)有采集到.將收集的水樣裝入清洗干凈的50 mL敞口聚乙烯塑料瓶?jī)?nèi)，收集后立用蠟密封，低溫保存.所有水樣的氫、氧穩(wěn)定同位素測(cè)試在中科院青藏高原研究所完成，測(cè)試儀器為MAT-253氣體穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜儀，結(jié)果用相對(duì)于維也納標(biāo)準(zhǔn)平均海水(V-SMOW)的千分差來(lái)表示，測(cè)得的δ18O精度為±0.1‰，δD精度為±2‰.氣象資料來(lái)自于廣州五山氣象站，包括逐日氣溫和降水量數(shù)據(jù).取樣和同位素測(cè)試的基本情況列于表1.

表1 2007年11月—2008年3月期間日氣溫、降水量和穩(wěn)定同位素Table 1 Daily temperature, precipitation and precipitation isotopes during Nov.2007-Mar.2008

2 取樣期間的極端天氣背景

2008年1月中旬至2月初，我國(guó)南方地區(qū)遭遇了一場(chǎng)50年一遇(部分地區(qū)百年一遇)的范圍廣、強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的雨雪和冰凍重大氣象災(zāi)害，江南、江淮和西南等地氣溫比常年偏低4 ℃以上.這一時(shí)期的連續(xù)冰凍日數(shù)為自1952年有記錄以來(lái)冬季長(zhǎng)江中下游及貴州地區(qū)最多的[18].研究[19]表明，導(dǎo)致這次低溫雨雪災(zāi)害的原因是多種因素在同一時(shí)段、同一地區(qū)相互配合和迭加的結(jié)果，特別是孟加拉灣和南海地區(qū)暖濕氣流的北上是大范圍凍雨和降雪形成并維持在中國(guó)南方的必要條件.隨著近年來(lái)一些極端天氣氣候事件(如持續(xù)時(shí)間異常的大旱、大澇)的頻繁出現(xiàn)，加強(qiáng)對(duì)極端天氣氣候事件中水汽輸送過(guò)程與特征的研究將有助于深入理解中國(guó)降水及其異常的機(jī)理[20].有意義的是，作者采集到了這次冰凍雨雪災(zāi)害期間的降水并對(duì)其進(jìn)行了同位素分析，這對(duì)于逐步認(rèn)識(shí)在這種歷史罕見(jiàn)的極端天氣過(guò)程中降水中同位素的變化特征是很有幫助的.

3 結(jié)果與討論

3.1 廣州局地降水線特征

同位素測(cè)試結(jié)果顯示，在事件水樣中，δ18O的變化范圍為-12.9‰～1.9‰，算術(shù)平均值(下文均簡(jiǎn)稱為平均值)為-4.9‰(n=81)，變化幅度為14.8‰；δD的變化范圍為-96‰～10‰，平均值為-26‰(n=81)，變化幅度為106‰.在日降水樣中，δ18O的變化范圍為-9.7‰～1.9‰，平均值為-3.8‰(n=16)，變化幅度為11.6‰；δD的變化范圍為-66‰～10‰，平均值為-18‰(n=16)，變化幅度為76‰.在單次降水事件過(guò)程中，事件水樣的δ18O與δD最大變化幅度分別為5.9‰和55‰，均出現(xiàn)在2008年1月25日的降水過(guò)程中，且該日降水中的δ18O與δD也是整個(gè)采樣時(shí)段內(nèi)的最低值，分別為-9.7‰和66‰，而日降水樣中δ18O與δD的最高值均出現(xiàn)在2007年11月25日，分別為1.9‰和10‰.

在全球尺度下，降水中δ18O與δD存在一種線性關(guān)系，CRAIG[21]把這種關(guān)系定義為全球大氣水線(Global Meteoric Water Line，即GMWL)：δD=8δ18O+10.然而，由于不同地區(qū)在氣候和地理等條件上存在較大差異，且受大尺度海洋、大氣環(huán)流條件的影響，使得不同地區(qū)通常都有各自的降水線方程，即局地大氣水線(Local Meteoric Water Line，即LMWL).根據(jù)實(shí)際測(cè)得的廣州事件水樣的δ18O與δD，可以建立其局地降水線方程(LMWL-GZ，圖1)：

δD=8.23×δ18O+14.8(r=0.99，n=81).

一般來(lái)說(shuō)，建立某地區(qū)的局地降水線方程要用該地月平均降水中穩(wěn)定同位素之間的關(guān)系來(lái)確定，由于GNIP中廣州站的監(jiān)測(cè)時(shí)間較短，且個(gè)別月份資料不全，因此利用距廣州近(直線距離約120km)的香港站降水同位素資料建立了香港的局地降水線方程(LMWL-HK，圖1)：

δD=8.22×δ18O+11.8(r=0.99，n=12).

從圖1發(fā)現(xiàn)，這2條降水線方程無(wú)論是斜率還是截距都非常接近，表明利用事件水樣的δ18O與δD建立的降水線方程對(duì)本地降水中δ18O與δD之間關(guān)系的確立也具有良好的代表性，在一定程度上反映出廣州、香港兩地在水汽來(lái)源、水循環(huán)方式等過(guò)程中可能不存在顯著的空間差異.

3.2 降水中穩(wěn)定同位素與氣溫、降水量的關(guān)系

在降水中穩(wěn)定同位素與眾多氣象因子構(gòu)成的環(huán)境同位素效應(yīng)中，溫度效應(yīng)和降水量效應(yīng)最受關(guān)注[1].一般來(lái)說(shuō)，溫度效應(yīng)主要出現(xiàn)在中高緯地區(qū)，而降水量效應(yīng)則在中低緯海洋或季風(fēng)區(qū)最為顯著.廣州日降水中穩(wěn)定同位素比率與氣溫之間表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系，與降水量表現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖2，表2).

圖1 廣州局地大氣水線方程

圖2 廣州日降水中穩(wěn)定同位素組成(A)與日氣溫、降水量(B)Figure 2 Variations of daily temperature, precipitation (B) and its isotopic composition (A)

需要注意地是，廣州日降水中δ18O與氣溫所表現(xiàn)出的正相關(guān)性與以往研究不同.有研究表明，在我國(guó)東部中低緯度沿海或季風(fēng)地區(qū)，無(wú)論在天氣尺度還是季節(jié)尺度下，夏季降水中穩(wěn)定同位素比率與氣溫之間往往表現(xiàn)出一定的負(fù)相關(guān)或者相關(guān)性不明顯[13-14,17].圖3表明，在2004年5月—2005年6月和2007年11月—2008年3月兩個(gè)采樣監(jiān)測(cè)期間，廣州降水中δ18O與降水量之間均存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，而δ18O與氣溫之間的相關(guān)性則不一致：在2004年5月—2005年6月，降水中δ18O與氣溫表現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，而在2007年11月—2008年3月，兩者則為顯著的正相關(guān)關(guān)系.一般來(lái)說(shuō)，在受季風(fēng)影響地區(qū)，冬半年降水中穩(wěn)定同位素比率偏高，而夏半年降水中的穩(wěn)定同位素值偏低[12]，如圖3C中有2次降水事件的δ18O值較其他事件水樣的δ18O值顯著偏低(陰影所示)，分別達(dá)到 -9.6‰(2008年1月25日)和 -7.3‰(2008年1月26日)，而這2次降水事件恰好發(fā)生在2008年初我國(guó)南方雨雪最為嚴(yán)重的凍雨時(shí)段.相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，若扣除掉這2次降水中較低的δ18O值，采樣期間其他14次日降水樣中δ18O與氣溫之間的相關(guān)性顯著減弱(r=0.43，且未通過(guò)P<0.05的置信度檢驗(yàn)).初步分析認(rèn)為，造成本次采樣期間廣州日降水中δ18O與氣溫呈顯著正相關(guān)的原因可能與該段時(shí)期所遭遇的極端冰雪凍雨災(zāi)害有關(guān)，可能在于這段時(shí)期不同尋常的大氣環(huán)流形式、水汽來(lái)源及輸送過(guò)程等因素，機(jī)理尚待進(jìn)一步研究.

表2 日降水中穩(wěn)定同位素、過(guò)量氘、氣溫、降水量間的相關(guān)關(guān)系

注：*，**分別表示顯著性水平達(dá)到95%，99%.

(A)、(B)為2004年5月至2005年6月數(shù)據(jù)，(C)、(D)為2007年11月至2008年3月數(shù)據(jù).

3.3 連續(xù)降水中δ18O與δD的變化特征

考慮到部分降水事件中取得的水樣較少，因此僅將4次降水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)、取樣個(gè)數(shù)較多的事件水樣穩(wěn)定同位素隨時(shí)間的變化示于圖4中.在R3和R14降水過(guò)程中，降水中δ18O與δD均呈現(xiàn)出明顯的降低趨勢(shì)，而在R6和R9兩次降水過(guò)程中，降水中δ18O與δD則表現(xiàn)出先降后升的“V”型變化，且均在降水開(kāi)始后30～45 min內(nèi)達(dá)到整個(gè)降水過(guò)程的最低值，之后又表現(xiàn)出持續(xù)的上升趨勢(shì).類似的變化特征在其他地區(qū)也有報(bào)道，并有研究認(rèn)為這一變化趨勢(shì)可能與當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿猸h(huán)流形勢(shì)、水汽來(lái)源、水滴降落過(guò)程中受到的動(dòng)力分餾作用等因素有關(guān)[8].

受季風(fēng)影響地區(qū)，冬、夏季風(fēng)期間降水的水汽來(lái)源、蒸發(fā)條件等均會(huì)有所不同.通常情況下，水汽在由源區(qū)蒸發(fā)后沿經(jīng)向或緯向環(huán)流向內(nèi)陸和高緯地區(qū)輸送，在此過(guò)程中，隨著云中水汽的不斷凝結(jié)、蒸發(fā)、形成降水落回地面，降水中δ18O與δD會(huì)不斷地貧化，特別是重同位素(D和18O)會(huì)優(yōu)先凝結(jié)、降落，從而使得降水中穩(wěn)定同位素比率逐漸變輕.因此，可以看到，在R3和R14降水過(guò)程中，隨著降水時(shí)間的持續(xù)，降水中穩(wěn)定同位素比率逐漸降低.此外，在R3降水事件中，δ18O與δD在下降的過(guò)程中出現(xiàn)短暫的上升態(tài)勢(shì)，推測(cè)其原因可能跟其他來(lái)源的新鮮水汽加入、并與原降水氣團(tuán)發(fā)生混合所致，顯然，這些新加入的水汽不一定來(lái)自于局地蒸發(fā)，也可能來(lái)自距離更遠(yuǎn)的水汽源區(qū).由于新水汽的加入，補(bǔ)充了原降水氣團(tuán)中重同位素的含量，從而使得降水中穩(wěn)定同位素比率出現(xiàn)短暫地上升，但經(jīng)過(guò)短暫地上升之后，降水中穩(wěn)定同位素比率仍將繼續(xù)降低.類似的變化過(guò)程在R14降水事件中雖也有體現(xiàn)，但是不及R3事件明顯.

圖4 4次連續(xù)降水過(guò)程中δ18O與δD隨時(shí)間的變化

降水中穩(wěn)定同位素比率“V”型變化結(jié)構(gòu)可能跟鋒面降水活動(dòng)具有重要關(guān)系[8].R6和R9事件均發(fā)生在2008年初的雨雪冰凍災(zāi)害期間，有研究[22]認(rèn)為，該次嚴(yán)重的凍雨天氣過(guò)程是多尺度環(huán)流系統(tǒng)綜合作用的結(jié)果，在行星尺度和天氣尺度系統(tǒng)的共同作用下，一條準(zhǔn)靜止鋒長(zhǎng)期穩(wěn)定并活躍在我國(guó)長(zhǎng)江及其以南地區(qū).初步分析認(rèn)為，R6和R9事件中的“V”型結(jié)構(gòu)可能跟該時(shí)期盤(pán)踞在華南上空的這條準(zhǔn)靜止鋒及其水汽來(lái)源具有密切聯(lián)系.來(lái)自海洋蒸發(fā)的暖濕氣流在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)移之后被輸送到大陸，由于重同位素在水汽冷凝形成降水的過(guò)程中會(huì)優(yōu)先凝結(jié)、降落，使得在降水過(guò)程的初始階段降水中穩(wěn)定同位素迅速降低，而此時(shí)若暖濕氣流恰好遇到較強(qiáng)冷空氣的阻擋，在兩股冷、暖氣團(tuán)之間就會(huì)形成一鋒面，由高層暖濕水汽冷凝形成的雨滴在降落時(shí)就會(huì)跟底層低溫水汽發(fā)生混合，而在冬季，來(lái)自于中高緯大陸內(nèi)部的水汽其降水中穩(wěn)定同位素比率原本就比較高，使兩者共同作用形成的降水中穩(wěn)定同位素比率升高.另外，如果雨滴在下落過(guò)程中遭遇蒸發(fā)或者跟局地蒸發(fā)的水汽發(fā)生混合，同樣也會(huì)導(dǎo)致降水中穩(wěn)定同位素比率的升高.伴隨著冷暖氣團(tuán)的相互對(duì)峙、交綏，降水中穩(wěn)定同位素比率會(huì)逐漸增大，直至降水過(guò)程結(jié)束，從而使得整個(gè)降水過(guò)程中同位素組成變化呈現(xiàn)出“V”型結(jié)構(gòu).

3.4 降水中過(guò)量氘的變化與水汽輸送

降水中的氫、氧穩(wěn)定同位素組成除具有線性關(guān)系之外還存在一差值，即過(guò)量氘(d=δD-8δ18O)[1]，在全球尺度下，降水中d的平均值在10左右.d通常被用作指示水汽來(lái)源及源區(qū)大氣濕度和水汽蒸發(fā)時(shí)同位素非平衡分餾的指標(biāo)，主要受水汽源地水體蒸發(fā)時(shí)周圍大氣相對(duì)濕度的影響，在相對(duì)干燥的條件下，蒸發(fā)速率越大、風(fēng)速越大則d值越高[23].除此之外，d值還會(huì)受到云下雨滴再蒸發(fā)分餾作用的影響，如果雨滴在下落過(guò)程中蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，也會(huì)使得降水中d值偏小.已知，在季節(jié)尺度下，北半球降水中d表現(xiàn)出冬高夏低的特征，而南半球降水中d則與之相反[24]，對(duì)于連續(xù)降水過(guò)程中d的變化過(guò)程不清楚.結(jié)合表1、圖5發(fā)現(xiàn)，廣州日降水中氧穩(wěn)定同位素與d值間存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.54，P<0.01)；在天氣尺度下，廣州降水中d值變化范圍為 -4.4‰～18‰，基本都是在10‰上下波動(dòng)，平均值為12.2‰，表明水汽在源區(qū)蒸發(fā)速率較緩慢，幾次出現(xiàn)較低的d值可能反映了雨滴在降落過(guò)程中受到了一定程度的蒸發(fā)作用.

圖5 2007年11月—2008年3月歷次降水中d與δ18O的變化

在R6和R14兩次降水過(guò)程中，d值表現(xiàn)出較大幅度的波動(dòng)，變化幅度分別為8‰和9.2‰，且d值的變化趨勢(shì)跟各自降水中同位素的波動(dòng)非常相似.研究表明，如果水汽源區(qū)大氣的相對(duì)濕度增加10‰，那么降水中d值將會(huì)下降6‰[25]，且雨滴下落過(guò)程中受到的蒸發(fā)分餾作用同樣會(huì)使得降水中d值降低.在R14降水過(guò)程的初始階段，d值最高可達(dá)18.2‰，可能主要反映了其水汽源區(qū)在不平衡條件下的快速蒸發(fā)過(guò)程，而在該次降水過(guò)程的后半段d值顯著降低，一方面反映了水汽源區(qū)的大氣相對(duì)濕度有所增加，另一方面說(shuō)明隨著降水的持續(xù)，降水氣團(tuán)內(nèi)相對(duì)濕度有所降低從而使得雨滴在下落過(guò)程中受到了一定程度的蒸發(fā)分餾作用，導(dǎo)致d值減小.對(duì)于R6降水事件來(lái)說(shuō)，d值的變化可能主要反映了在連續(xù)降水過(guò)程中的水汽來(lái)源發(fā)生了變化.如前所述，R6事件降水中同位素組成的“V”型結(jié)構(gòu)可能主要源于冷暖氣團(tuán)交匯所形成的鋒面活動(dòng)，d值的“V”型波動(dòng)則進(jìn)一步證實(shí)了產(chǎn)生該次降水過(guò)程的水汽可能來(lái)自于不同源地.

從前述事件水樣中穩(wěn)定同位素和d值的變化來(lái)看，在同一次降水過(guò)程中可能存在不同于初始降水氣團(tuán)的其他來(lái)源水汽的補(bǔ)充、加入，即在同一次降水過(guò)程中可能存在多個(gè)不同的水汽源區(qū).為此，作者利用NOAA提供的HYSPLIT氣團(tuán)軌跡運(yùn)移模型結(jié)合GDAS氣象數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)幾次典型降水事件發(fā)生前24 h內(nèi)的水汽運(yùn)移路徑進(jìn)行了追蹤反演(圖6).從圖6可以看出，不同高度層上的水汽均有不同的來(lái)源，特別是3 500 m高空氣流在到達(dá)廣州產(chǎn)生降水之前均經(jīng)歷了較長(zhǎng)的輸送距離，使得其形成的降水中的重同位素不斷貧化，從而導(dǎo)致降水中穩(wěn)定同位素偏低.R3和R6事件中的低層大氣其水汽主要來(lái)自于北方，而高層氣流主要來(lái)自于海洋蒸發(fā)，而在R9和R14事件中，低層氣流主要來(lái)自于研究區(qū)周邊，局地蒸發(fā)的水汽可能占有較大比例.另外，從歷次降水過(guò)程中2 000 m和3 500 m高度層水汽的垂直運(yùn)移路徑來(lái)看，水汽在由海洋向陸地運(yùn)移的過(guò)程中不斷地被抬升，而500 m高層氣流的垂向運(yùn)動(dòng)并不明顯，反映了此時(shí)在我國(guó)南方地區(qū)的確存在一較大規(guī)模的鋒面(準(zhǔn)靜止鋒).

圖6 4次降水過(guò)程的水汽運(yùn)移路徑反演

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)2007年11月—2008年3月間廣州大氣降水中穩(wěn)定同位素的采樣分析，初步探討了短時(shí)間尺度下降水中穩(wěn)定同位素的變化特征及連續(xù)降水過(guò)程中同位素組成變化與水汽輸送的關(guān)系，大致可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

(1)連續(xù)降水過(guò)程中的δ18O與δD之間具有良好的線性關(guān)系，據(jù)此建立的廣州局地水線方程同香港局地水線方程以及全球大氣水線方程都很接近，表明利用事件水樣穩(wěn)定同位素所建立的降水線方程對(duì)本地降水中δ18O與δD間關(guān)系的確立具有較好的代表性.

(2)在采樣期間，廣州日降水中δ18O與氣溫在天氣尺度下呈顯著的正相關(guān)性，與降水量為顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系.日降水中δ18O與氣溫呈顯著正相關(guān)的原因可能與2008年初的極端冰雪凍雨災(zāi)害事件有關(guān).對(duì)冬半年期間季風(fēng)區(qū)降水中同位素與氣溫的正相關(guān)性是否具有普遍性仍有待于進(jìn)一步研究.

(3)在同一次連續(xù)降水過(guò)程中，降水中穩(wěn)定同位素的變化特征分成兩類，一類是隨著降水的持續(xù)，降水中穩(wěn)定同位素逐漸降低；另一類則是隨著降水持續(xù)，降水中穩(wěn)定同位素呈“V”型變化.降水中d的變化與同位素變化趨勢(shì)相近，且同一連續(xù)降水過(guò)程中d值也存在較大幅度的波動(dòng).

鑒于資料方面的限制，作者對(duì)連續(xù)降水過(guò)程中穩(wěn)定同位素變化的認(rèn)識(shí)還很有限，對(duì)其演變特征及變化機(jī)理有待于進(jìn)一步研究.

致謝：中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所康世昌研究員對(duì)同位素測(cè)試給予幫助.

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IsotopicVariationsofPrecipitationinGuangzhouandItsImplicationsatShort-TimeScales

XUE Jibin1, ZHONG Wei1*, XIE Lichun2, MA Qiaohong1, CAO Jiayuan1
(1. School of Geography, South China Normal University, Guangzhou 510631, China;2. School of Resources and Environments, Guangdong University of Business Studies, Guangzhou 510320, China)

Based on the stable isotope (δD, δ18O) in precipitation selected at Guangzhou from November 2007 to March 2008 and the meteorological data, the isotopic variations of precipitation at short-time scales was analyzed. On the daily time-scale, there is a significantly positive relation between the δ18O and δD in precipitation with the daily air temperature, and this could be correlated to the occurrence of the severe cold surge, ice-snow and frozen disasters in the south China at the beginning of 2008. We also find that there are mainly two kinds of the isotopic changing tendency during one single precipitation process. One kind is an obvious declining pattern during the continuance of the rainfall process, and another kind is a “V” pattern during the rainfall process, and it is quite similar with the variation of its d-excess. We concluded primarily that these different kinds of isotopic variation patterns were probably correlated to the water sources, frontal activities, evaporation, dephlegmation processes and etc.

2011-09-27

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41071137；41101185)；廣東省高層次人才項(xiàng)目、廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(S2011010003413;8151063101000044)；廣東省高校優(yōu)秀青年創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目(C10187)

*通訊作者，DL06@scnu.edu.cn

1000-5463(2012)03-0120-08

P426.61+2

A

10.6054/j.jscnun.2012.06.026

Keywords： isotope in precipitation; short-time scale; water recycle

【責(zé)任編輯 成 文】