厦门沿岸地区大气降水中氢、氧稳定同位素组成及其影响因素

利用2004年4月至2006年4月采集于厦门沿岸地区的44个雨水样品,对降水中的氢、氧同位素组成及其影响因素进行了分析和研究,结果表明:(1)厦门沿岸地区大气降水中δ18O值为-10.30‰～-0.13‰,平均值为-3.67‰;δD值为-74.7‰～7.3‰,平均值为-20.5‰,均处于全球及国内降水中δ18O和δD值的变化范围内。(2)厦门沿岸地区大气降水中的δ18O和δD值受纬度效应影响。(3)厦门沿岸地区大气降水中δ18O和δD值的季节差异较大,季风气候及其导致的降雨量效应是影响该地区δ降水值季节变化的主要因素。(4)降水中的氘过剩值(d值)为1.21‰～17.10‰,平均值为8.87‰,小于世界大部分区域雨水中的d值,说明厦门沿岸地区的降水源区蒸发速率比较缓慢,降水云团主要来自海洋汽团。(5)厦门沿岸地区大气降水线为:δD=7.67δ18O+7.68(p0.0001,R2=0.9876),与全球及国内的降水线接近,说明雨滴在降落过程中存在一定的再蒸发过程,该特征在夏季较显著。     

南海与西太平洋海水的交换:氧、氦同位素证据

研究了西太平洋海域(7°～26°N,122°～130°E)不同深度海水的氧、氦同位素组成和分布特征.结果表明,巴士海峡附近海域几个深度上δ18O等值线均向东弯曲,δ3He等值线也出现了类似的分布特征,可能反映了南海海水与黑潮水的混合作用.氧、氦同位素的研究结果为南海海水通过巴士海峡侵入了西太平洋提供了地球化学证据.     

厦门大气降水的氢氧同位素研究

本文研究了厦门地区大气降水的氢、氧同位素组成,提出了大气降水线方程的δD＝8．16δ^18O＋10．68,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。对全年氚过剩值（d）及降水线特征研究表明,厦门岛全年降不涞源较为单一,主要为海洋性气团。降水中δD与δ^18O的降水量效应明显,且该影响远远掩盖了温度效应。     

大洋和近岸水的氧同位素组成研究

本文通过对大洋表层水的δ~(18)O值测试,论述了洋区δ~(18)O值分布的均匀性特征。天然降水的淡化作用,可以造成局部洋区瞬时的δ~(18)O值变化。长江冲淡水和南极冰融水的δ~(18)O值,提供了研究海水混合作用、海流运移方向以及水团性质的重要信息。大洋表层水的δ~(18)O值与盐度呈极好的正相关关系,这种关系是探讨大洋深层水来源问题的重要依据。     

气体平衡法测定水的δD、δ~(18)O及其在冬季北海近岸水体示踪中的应用

在配备双路进样系统的稳定同位素质谱仪(Isotope Ratio Mass Spectrometry:IRMS)上采用气体平衡法测定微量水样的高精度氢氧稳定同位素组成,同时采用国际及国家水稳定同位素标样及实验室工作标准进行多次测试及校正,获得δD的外部精度为1.0‰-2.0‰,δ18O的外部精度好于0.1‰.利用该方法对2007年冬季北海附近表层海水、河口水等水体的δD、δ18O进行测定,结果显示,δD、δ18O组成可以区分不同的水体,δD与δ18O存在显著正相关关系,但其δD-δ18O相关关系与邻近地区大气降水有明显差异;同时δD、δ18O与盐度也存在很好的正相关关系.这些结果意味着δD-δ18O关系主要反映海水与河水的混合过程.结合现场观测的水文资料,发现δ18O与表面水温有中等相关性,意味着蒸发作用对水体的氧同位素组成也有一定的影响.这些关系可应用于海水对近岸水域影响的研究,以及利用δ18O-盐度方程重建古盐度.     

1994年夏季南海东北部海水氧同位素分布特征

南海东北部海区1994年夏季海水氧同位素示踪物分析结果表明：氧同位素δ18O值的分布在一定程度上反映了本区环流的某些特征。δ18O值在垂向上表现出表层低正值，次表层达到最大值，然后随深度的增加逐渐降低的特点。δ18O值的断面分布与平面分布为东沙群岛附近流环的存在提供了同位素示踪物证据。此外，对δ18O值与盐度、温度的相互关系进行了初步讨论。     

南太平洋降水中MSA的纬度分布及其分解的气温敏感性

对“中国第12次南极考察队”南太平洋航线上降水样品中MSA的分析指出,MSA含量由赤道海域向高纬海域呈递增趋势,其中在15°S附近海域以及60°～65°S之间表现为突然上升,正好对应上升洋流区.MSA/nssSO₄2-比率与δD密切相关,显示MSA向nssSO₄2-的转化速率敏感地依赖于温度变化.     

大西洋海表温度异常与中国东北地区夏季降水的关系

利用1950～1992年全球海温月平均(2°×2°)和NCAR/NCEP提供的1950～1997年全球500hPa月平均高度场(2.5°×2.5°)资料，分析了大西洋海表温度异常的特征及其与中国东北地区夏季降水的关系。结果指出北大西洋冬季海表温度经验正交展开的第二特征向量表明，海表温度的距平分布有南北差异的异常特征；其中心位置和中国东北地区夏季降水与冬季大西洋海表温度相关显著区中心基本重合北大西洋冬季海表温度出现南暖北冷异常时，同期北大西洋中高纬度地区的阻塞形势偏强，与之相对称的北太平洋北部的阻塞高压也偏强，对应来年夏季东亚西风环流指数偏低，造成东北区夏季降水偏多；反之亦然。     

桂林洞穴滴水对应CaCO3沉积物的稳定同位素特征与环境意义

桂林地区降水及茅茅头大岩滴水滴速和现代碳酸盐的碳氧同位素研究表明:(1)滴水沉积的δ18O达到了同位素沉积平衡,洞穴滴水的δ18O与同期降雨的δ18O值呈正相关关系;(2)在旱季和湿季交替时,滴水δ18O值滞后于降雨δ18O,受活塞效应的影响;(3)δ13C难以达到同位素沉积平衡,主要受滴水动力学影响;(4)同一洞穴不同滴水对环境的响应不同,如果洞穴顶板覆盖较厚,水分在土壤和岩层中滞留时间较长,滴水则反映受到平滑作用的降雨,反之则波动较大.     

欧亚大陆阻塞高压的统计特征及其与中国东部夏季降水的关系

该文利用美国 NCEP再分析资料 2 4年 (1976～ 1999年 )的逐日 12 h欧亚大陆 (0°E～15 0°E,2 0°N～ 90°N) 5 0 0 h Pa位势高度场资料 ,对阻塞高压 (简称阻高 )的活动进行了统计分析。结果表明 ,阻高主要发生在乌拉尔山地区。阻高活动有明显的季节性变化 ,春夏季阻塞形势发生得最多 ,持续时间最长 ,秋季最少且持续时间短。小波分析和离散功率谱分析都表明阻高发生的频数存在明显的年际变化 ,主要包含 3～ 4年和准 8年的周期振荡。进一步研究表明 ,乌拉尔山附近 (5 0°N～ 80°E)的阻高活动与夏季江淮流域的降水有着很好的正相关 ,与华南、华北、东北区域的降水有着很好的负相关 ;而贝加尔湖附近 (80°E～ 12 0°E)的阻高与中国东部的降水关系则正好相反。冬春季 (1～ 3月 )阻高活动对当年夏季的降水有着一定的中长期预报意义。     

Helium and Oxygen isotopic evidence on exchange of waters between the western Pacific Ocean and the South China Sea

The composition and distribution of helium and oxygen isotopes in samples of seawater obtained at depths from surface to 300 m in the western Pacific(7°-26°N,122°-130°E) were discussed in detail.The results show that both δ¹⁸O and δ³He isoline extend eastward in the Pacific side of the Bashi Channel, which may suggest that the South China Sea water intrudes into the western Pacific by the Bashi Channel.     

末次冰盛期山东半岛高分辨率气候环境变化

末次冰盛期是末次冰期以来地球表面最寒冷的时期。通过对山东半岛地下画廊溶洞石笋DXHL3进行高精度230Th定年和高分辨率氧-碳稳定同位素分析,重建了该地区23.2～18.8 ka时期高分辨率夏季风气候环境变化历史。结果发现,山东半岛末次冰盛期夏季风气候存在显著的千年尺度波动;REDFIT分析表明,氧、碳同位素值均存在显著的2.2 ka周期。末次冰盛期山东半岛总体处于冷干状态,具体又可细分为4个阶段,即冷干（23.2～22 ka）-相对暖湿（22～21 ka）-冷干（21～19 ka）-相对暖湿（19～18.8 ka）。石笋DXHL3的δ18O变化趋势总体上与亚洲季风区内其他石笋记录相似,也与西太平洋暖池婆罗洲的石笋记录类似。这反映了末次冰盛期西太平洋暖池气候环境变化可能对山东半岛的夏季风气候变化产生了重要影响,推测西太平洋暖池表层海水温度变化引起的大气环流和黑潮的变化,是将气候环境变化信号从低纬地区传递到中高纬地区的纽带。     

Abnormality of thermal structure and current in the upper western tropical Pacific Ocean and its effect on subtropical high

-Mainly on the basis of the data obtained during PRC/US bilateral TOGA cruises, abnormal variation occurred during the 1986/1987 El Nino is shown in this paper about the thermal structure and circulation of the upper western tropical Pacific Ocean. The effects of the abmormal variation on the subtropical high over the Northwest Pacific Ocean are discussed. During the El Nino: (1) In the east part of the western tropical Pacific Ocean (the subsurface temperature data on the 165° E section are taken as an example), the water wanner than 29 C in the upper layer spread on the longitudinal section and positive temperature anormalies appeared in a large area of the sea surface. (2) In the west part of the western tropical Pacific Ocean (the subsurface temperature data on the 137°E section are representative ), the cross section occupied by the upper layer warmer water ( T >28 ℃ ) became shrunk, and the sea surface temperature showed negative amomalies. (3) The eastward flows in the upper layer of the 165°     

石笋δ18O揭示的亚洲夏季风变化及机制综述

亚洲夏季风（ASM,Asian Summer Monsoon）是全球气候系统的重要组成部分,也是目前地球系统科学的热点问题。亚洲石笋δ18O揭示的亚洲古季风变化,加深了我们对其时空演化机制的理解。然而,目前东亚夏季风区和印度夏季风区石笋δ18O记录在不同时间尺度上的相互关系和主控因素仍存在一些争议。针对这一问题,本文综述了东亚夏季风（EASM,East Asian Summer Monsoon）区和印度夏季风（ISM,Indian Summer Monsoon）区的高分辨率石笋δ18O记录,发现两者在轨道尺度上都受控于岁差驱动的北半球夏季日照量的变化,其机制涉及海陆热力差异强度、辐合强度和上升气流强度以及夏季时长的变化。这些机制共同导致了在北半球夏季日照高值期EASM和ISM区夏季降雨量增加以及降雨和石笋的δ18O值负偏。在千年尺度上,EASM区和ISM区的石笋δ18O记录则响应于北大西洋区的气候变化,具体响应机制主要有热带辐合带南移导致的印度洋水汽分馏减弱（主要影响ISM区和EASM区）,以及西风带调节的水汽来源和降雨季节性变化（主要影响EASM区）。在百年及以下尺度,EASM区和ISM区石笋δ18O记录都受到与厄尔尼诺-南方涛动有关的大尺度大气环流影响。未来在关键区域构建更多高分辨率的石笋δ18O记录及相关的降雨指标,将有助于理解大气环流变化与东亚夏季风区降雨的关系。     

湛江地区汛期降水稳定同位素的变化与水汽来源的关系

以湛江降水为研究对象,利用收集的2019年汛期68个降水样品及同期气象资料,采用同位素示踪技术,结合HYSPLIT(Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory)模式溯源,分析了湛江地区汛期降水稳定同位素的变化与水汽源地的关系,并对5个代表性的降水个例进...     

Characteristics of silicon and oxygen isotopic compositions of basalts near East Pacific Rise 13°N

In this study, 13 groups of silicon and oxygen isotopes and major elements of the basalts near the East Pacific Rise 13°N are used to study the fractionation of silicon and oxygen isotopes. Among these data, δ30Si values of basalts vary from -0.4%o to 0.2%o with a mean value of δ30Si of （-0.18±0.22）%o. The δ180 values range from 4.1%o to 6.4%o with a mean δ180 value of （＋5.35±0.73） %0. Since the δ30Si values increase in the series of basalt-basaltic andesite- andesite, and δ180 values display a positive correlation with the SiO2 content, we propose that the fractionation of silicon and oxygen isotopes is influenced by the SiO2 content in igneous rocks. Compared with the igneous rocks from Manus Basin with clinopyroxene as their dominant mineral phase, MORBs in this study containing olivine and plagioclase as primary minerals have lower δ180 and δ30Si values, indicating that the fractionation of silicon and oxygen isotopes is also affected by different Si-O bridges in silicate minerals. Furthermore, our samples from the EPR are defined as E-MORB based on K/Ti ratios. Probably, the difference in δ30Si and δ30O between our samples and a normal MORB are cause by the enriched components in E-MORBs.     

西风爆发、次表层暖水东移与厄尔尼诺现象

利用最近20 a的大气海洋资料,分析了厄尔尼诺事件与赤道太平洋西风异常以及赤道太平洋次表层海温之间的关系.结果表明,赤道西太平洋(5°S～5°N,120°～160°E)和赤道中东太平洋(5°S～5°N,160°E～160°W)西风异常都存在着与厄尔尼诺周期一致的年际变化,但前者还包含有显著的2～3个月季节内振荡.赤道西太平洋次表层冷暖水东移也呈现年和年际时间尺度的振荡周期.在厄尔尼诺发生前,赤道西太平洋次表层海水出现持续性增暖,赤道西太平洋西风异常频率加快,强度增强.随后赤道中太平洋(160°E～160°W)出现持续性(3个月以上)强西风异常(即西风爆发),并进一步向东扩展,同时次表层暖水沿着赤道波导东移到赤道东太平洋混合层,导致赤道东太平洋海表大面积异常增暖,形成一次厄尔尼诺现象.最后,模式模拟了1980～1984年赤道太平洋海温的变化,进一步证实了赤道纬向西风异常对暖水东移起着重要的作用.     

2003-2012年间白令海峡断面淡水构成的时空变化

通过对2003-2012年间白令海峡64.3°N断面海水氧同位素组成的分析,应用海水δ18 O值和盐度的质量平衡关系区分出淡水中河水和海冰融化水组分的贡献,探讨白令海峡淡水组成的分布特征及其年际变化。研究表明,断面东侧阿拉斯加沿岸水影响区呈现低δ18 O值、低盐、高温、高河水组分的特征,西侧阿拉德尔水具有高δ18 O值、高盐、低海冰融化水的特征,中部白令陆架水的δ18 O值、盐度和淡水组成则居于上述二者之间。阿拉斯加沿岸水影响区河水组分的份额约为阿拉德尔水和白令陆架水的2倍,并呈现出2010年2012年2003年2008年的时间变化规律,受控于育空河入海径流量的时间变化。白令陆架水和阿拉斯加沿岸水影响区的海冰融化水份额较为接近,均比阿拉德尔水影响区的海冰融化水份额高约45%。海冰融化水的年际变化表现出2003年2008年≈2012年2010年的规律,受控于白令海海冰的年际变动。从断面淡水构成看,通过白令海峡的淡水平均由46%的河水和54%的海冰融化水构成,且阿拉德尔水、白令陆架水和阿拉斯加沿岸水影响区河水组分与海冰融化水组分的比值自2003年至2012年间呈增加趋势,证明太平洋入流中淡水构成的变化对北冰洋海冰的融化也起着一定的作用。     

Local origins of interdecadal Pacific variability in the tropical and North Pacific Ocean: evidence from a comparative study of coral oxygen isotope records

Interdecadal Pacific variability (IPV) is commonly observed in both the tropical and mid-latitude Pacific Ocean, and has a widespread influence on surface climate in the Pan-Pacific Basin. This variability is recorded by climate proxies such as geochemical parameters preserved in corals. However, the origins of IPV remain uncertain. To shed light on this, interdecadal variations in two long coral δ¹⁸O records from Nauru Island and the South China Sea (SCS), respectively located in the tropical Pacific and the mid-latitude North Pacific Ocean, were investigated. The interdecadal fluctuations in the δ¹⁸O series from Nauru Island (tropical Pacific) match those of the NINO3.4 index reasonably well (r=–0.30, n=96, p=0.0015), but are not correlated with those of the Pacific decadal oscillation (PDO) index (r=–0.17, n=96, p=0.05). The δ¹⁸O time series from the SCS (northwestern Pacific), by contrast, co-vary with the PDO index (r=–0.30, n=156, p=0.0007), but are out of phase with the NINO3.4 index at the interdecadal timescale (r=0.04, n=156, p=0.31). The impact on the interdecadal variability of processes occurring outside the growth region of corals is generally weak. The results thus do not support a tropical origin of IPV, but demonstrate that the interdecadal variability in the tropical Pacific and the North Pacific originates predominantly from local coupled ocean–atmosphere processes within these regions. The results also suggest that tropical–extratropical interactions played a role in IPV between 1920 and 1940, which indicates that IPV is a complex climatic phenomenon that involves multiple forcing mechanisms.