基于蒸發皿實驗的大氣水汽氫氧穩定同位素模擬

雷世軍， 王圣杰， 朱小凡， 張明軍

（1.西北師范大學地理與環境科學學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省綠洲資源環境與可持續發展重點實驗室，甘肅 蘭州 730070；3.中國科學院西北生態環境資源研究院，甘肅 蘭州 730000）

水體中的氫氧穩定同位素（2H 和18O）是研究水文循環和古氣候信息重建的天然示蹤劑［1-3］。大氣水汽是形成降水的必要物質條件，水汽中氫氧穩定同位素也相應地蘊含著蒸發、輸送、凝結等環境信息［4-7］。相比于降水，大氣水汽同位素能為水汽過程診斷提供直接的證據，其優勢表現在時間、空間等多方面［5］。水汽同位素可以實現全天候的連續監測［8-10］，不像降水同位素那樣僅能夠代表降水時段的特征，從而得到時間序列連續的大氣水分信息，這在降水匱乏的干旱半干旱區顯得十分重要。結合浮空艇、無人機和衛星遙感等手段，水汽同位素還可以實現三維空間覆蓋，相比之下地面降水同位素對垂直方向上的水汽過程刻畫則具有其局限性［11-12］。此外，雨滴在不飽和空氣中的下落過程可能會發生云下二次蒸發，影響降水同位素的時空特征［13-16］，而對水汽同位素的監測能夠在一定程度上弱化云下蒸發導致的降水同位素信息失真問題。

早期大氣水汽氫氧穩定同位素研究主要以低溫冷凝空氣獲得液態水樣進行分析，即低溫冷阱法，該方法對實驗操作具有較高的要求，往往難以精細表征大氣水汽同位素在時間和空間上的變化，特別是在水汽含量低的情況下水汽液化比較耗時費力［17-19］。……