理解季风区降水同位素分馏机制对于降水及水汽同位素季风水循环过程示踪和季风区降水同位素记录古气候重建具有重要意义。现代降水同位素观测结果显示，夏季季风强盛阶段降水同位素值较为贫化，与强的季风环流和强的降水量相对应。但是，越来越多的亚洲季风区站点观测发现，在季风末期或后期季风强度已大大减弱、降水量已大幅度下降的背景下，该时期观测到的降水同位素值为异常低值，往往比季风强盛时期降水同位素的值还低。目前这一现象在全球季风区是否普遍存在依然不清楚。此外，目前对该现象的解释也有不同观点，如：季风末期或后期局地水汽再循环的影响、季风末期青藏高原冰川融水经河流进入印度洋其融水同位素较为贫化的影响、海洋水汽源区位置在季风转换期转变为远源水汽等，是否存在统一的解释机制？目前也不清楚。
针对上述问题，庞洪喜教授课题组基于全球季风区高分辨率日降水同位素观测数据、全球月降水同位素观测网数据（GNIP）、以及大气环流模式降水和水汽同位素模拟数据，分析了全球季风区（图1）季风末期或后期降水同位素变化特征（图2），并分析了大尺度大气环流对季风末期或后期降水同位素的影响。研究结果表明，季风末期或后期降水同位素异常贫化现象是一个全球性的现象（图2），主要是由于全球信风带水汽输送路径上的强雨效应除引起的（图3和图4）。该研究有两点重要意义：1）由于季风末期或后期降水同位素的异常贫化是一个全球现象，该现象可为高分辨率古气候记录的交叉定年提供了基准；2）该研究表明信风水汽输送通道上的强雨除效应是季风末期或后期降水同位素异常贫化的原因，而不是热带气旋活动，这对于高分辨率（次季节尺度以下）古降水同位素记录的解译具有重要意义。
该研究成果以“Global abnormal precipitation 18O depletion during late/post monsoon season”为题，近期在线发表在《Earth and Planetary Science Letters》期刊上（https://doi.org/10.1016/j.epsl.2024.118815）。bwin博士研究生郭慧文为论文的第一作者，庞洪喜教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金项目（42271019, 41830644, 42021001）、bwin关键地球物质循环前沿科学中心项目（020914380103）及江苏省高校优势学科项目等联合资助。
图1：全球季风区降水同位素观测站点分布。黑色点线为每个季风区的边界，阴影为年平均降水量。
图2：全球各季风区平均降水同位素值（δ18Op）和降水量的季节变化。东亚季风区（a）、东南亚季风区（b）、南亚季风区（c）、西非季风区（d）、中美洲季风区（e）、澳大利亚-印度尼西亚季风区（f）、南非季风区（g）和南美季风区（h）。蓝色折线代表δ18Op值，灰色柱状代表降水量。
图3：6 - 10月全球大气环流模式和向外长波辐射（OLR）。1000-850 hPa垂直积分水汽通量场（阴影）和850 hPa风场（矢量）（a-e）；OLR（f-j），绿色等值线为28 °C的海表温度，代表暖池的范围。
图4：12 - 4月全球大气环流模式和向外长波辐射（OLR）。1000-850 hPa垂直积分水汽通量场（阴影）和850 hPa风场（矢量）（a-e）；OLR（f-j），绿色等值线为28 °C的海表温度，代表暖池的范围。
论文信息：
H. Guo, H. Pang, S. Wu, T. Xu, S. G. Mutz, Z. Zhan, W. Lin, W. Zhang, S. Hou, 2024. Global abnormal precipitation 18O depletion during late/post monsoon season. Earth and Planetary Science Letters, 641, 118815. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2024.118815