亚欧大陆寒潮降水稳定同位素特征及其影响因素.pdf

摘要

摘要

随着全球气候变化，极端气候事件的频次和强度预计将进一步加剧。寒潮是

影响亚欧大陆的极端低温事件，寒潮入侵过程中会产生降温、降水以及大风等天

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气现象，对人类的生产生活造成严重的影响。大气降水中的氢氧稳定同位素（δH

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和δO）具有诊断极端天气事件的潜力。降水稳定同位素的变化特征受气象因素、

地理因素、大气环流模式、水汽来源以及水汽输送路径等因素的影响，因此，可

以利用寒潮降水稳定同位素变化特征，揭示寒潮期间气象条件以及大气环流模式

变化对降水稳定同位素的影响。当前的研究主要聚焦在利用古气候档案中的同位

素记录重建过去气候变化，以及利用实测高分辨率降水同位素记录揭示大气环流

模式变化对降水稳定同位素的影响，而降水稳定同位素对极端天气事件的响应及

其变化过程还有待进一步观测和探究。因此，本研究利用2010~2023年亚欧大陆

44个站点的日尺度降水稳定同位素数据和寒潮事件记录，结合气象数据分析了寒

潮事件降水稳定同位素的时空变化特征，探讨了环境因素以及寒潮大气环流变化

对降水稳定同位素的影响。研究结果表明：

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（）亚欧大陆寒潮降水稳定同位素表现出从低纬向高纬逐渐贫化和从沿海向

内陆逐渐贫化的整体特征；在时间上，寒潮降水稳定同位素较当月其他降水而言

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显著贫化。亚欧大陆寒潮降水LMWL为δH8.27δO+16.79（R0.99），其斜率

和截距均高于GMWL，寒潮降水d-excess高于全球平均值，这表明寒潮降水过程

中存在非平衡分馏过程。

（2）寒潮期间气象因素以及地理因素对降水稳定同位素的影响显著增强，这

些异常变化与寒潮过程中气象要素的剧烈变化有关。寒潮降水同位素随纬度的变

化梯度增大，这一方面是由于寒潮降水稳定同位素的温度效应增大，另一方面则

是因为寒潮过程中高压系统和冷锋系统的增强。

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（）寒潮期间水汽来源和水汽输送路径的变化是寒潮降水稳定同位素产生区

域差异的主要原因。极地的水汽输送增加导致寒潮降水稳定同位素较当月非寒潮

降水更贫化。欧洲和东亚的沿海站点受其大气本底水汽特征影响，寒潮降水稳定

同位素较同纬度的其他站点而言相对富集；北亚寒潮降水以北冰洋水汽和极地大

陆水汽为主，因此寒潮降水稳定同位素值较其他分区更贫化。

关键词：降水同位素；亚欧大陆；水汽来源；大气环流

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Abstract

Abstract

Withglobalclimatechanging,theintensityofextremecoldeventswill

intensify.ColdwaveistheprimaryextremecoldeventaffectingtheEurasian

continent,bringingtemperaturedrops,precipitation,andaccompanyingweather

phenomenasuchasstrongwinds,causingsignificantimpactsonhumanproduction

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andlife.Stableisotopes(δHandδO)inatmosphericprecipitationhavethe

potentialtodiagnoseweather-scaleextremeevents.Analyzingthecharacteristicsof

stableisotopicvariationsinprecipitationcanrevealtheinfluences