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論文通訊作者余武生表示，研究團(tuán)隊(duì)基于泛熱帶地區(qū)觀測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)，在日、月、年等不同時(shí)間尺度上，分別揭示出降水穩(wěn)定同位素與層狀分?jǐn)?shù)及對(duì)流強(qiáng)度之間的關(guān)系。他們研究發(fā)現(xiàn)，與層狀分?jǐn)?shù)理論相反，降水穩(wěn)定同位素與層狀分?jǐn)?shù)之間的負(fù)相關(guān)均非常微弱，與對(duì)流強(qiáng)度始終保持顯著的正相關(guān)。

更關(guān)鍵的是，泛熱帶地區(qū)的層狀云不是孤立存在，通常是在中尺度對(duì)流系統(tǒng)中由對(duì)流云演化而來(lái)。因此，對(duì)流活動(dòng)的強(qiáng)弱變化對(duì)層狀雨穩(wěn)定同位素具有強(qiáng)烈的“印記效應(yīng)”。另外，層狀雨穩(wěn)定同位素還與其降水形成過(guò)程密切相關(guān)，包括發(fā)生在融化層之上的WBF冷凝過(guò)程(即冰晶以犧牲周圍云滴為代價(jià)的快速增長(zhǎng)。這一過(guò)程以活躍在20世紀(jì)上半葉的三位杰出科學(xué)家Wegen、Bergeron、Findeisen的名字命名)和發(fā)生在融化層之下的雨滴再蒸發(fā)過(guò)程。這些過(guò)程均可以進(jìn)一步導(dǎo)致層狀雨穩(wěn)定同位素出現(xiàn)富集而表現(xiàn)出高值，稱為“再富集效應(yīng)”。

余武生指出，“層狀分?jǐn)?shù)理論”最重要的理論基礎(chǔ)是層狀雨穩(wěn)定同位素值更低，而對(duì)流雨穩(wěn)定同位素值更高。阿加瓦爾博士等人試圖從云物理過(guò)程證明該論斷。在本次研究中，合作團(tuán)隊(duì)從不同角度提供了一系列證據(jù)反駁了“層狀分?jǐn)?shù)理論”的觀點(diǎn)。

據(jù)余武生介紹，早在1964年，丹麥哥本哈根大學(xué)威利·丹斯加德(Willi Dansgaard)教授發(fā)現(xiàn)熱帶地區(qū)降水穩(wěn)定同位素與降水量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，并開(kāi)創(chuàng)性地定義其為“降水量效應(yīng)”。這一發(fā)現(xiàn)為利用低緯度地區(qū)冰芯、石筍和樹(shù)輪等穩(wěn)定同位素記錄重建古氣候變化奠定了重要的理論基礎(chǔ)。

677567港澳宝典中新網(wǎng)北京8月28日電 (記者 孫自法)中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所8月28日向媒體發(fā)布消息說(shuō)，該所環(huán)境變化與多圈層過(guò)程團(tuán)隊(duì)余武生研究員聯(lián)合美國(guó)、澳大利亞同行最新完成一項(xiàng)合作研究，重新審視并糾正了“層狀分?jǐn)?shù)理論”，破譯了泛熱帶地區(qū)(北緯35度至南緯35度)降水穩(wěn)定同位素的真實(shí)信號(hào)，發(fā)現(xiàn)熱帶地區(qū)降水穩(wěn)定同位素能夠反映對(duì)流強(qiáng)度，不能反映層狀分?jǐn)?shù)或降水類型。

首先，泛熱帶地區(qū)大量實(shí)地觀測(cè)結(jié)果表明，層狀雨穩(wěn)定同位素不但可以出現(xiàn)低值，也出現(xiàn)高值，甚至可以比對(duì)流雨穩(wěn)定同位素值更高；其次，在泛熱帶地區(qū)，對(duì)流系統(tǒng)非常旺盛，對(duì)流云要比層狀云更多，因此泛熱帶地區(qū)對(duì)流雨占主導(dǎo)，層狀雨次之。

合作團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，即使部分地區(qū)降水穩(wěn)定同位素對(duì)層狀分?jǐn)?shù)可能很敏感，但這種現(xiàn)象背后的機(jī)制仍然受對(duì)流強(qiáng)度的調(diào)控。針對(duì)此次研究糾正“層狀分?jǐn)?shù)理論”并破譯泛熱帶地區(qū)降水穩(wěn)定同位素的真實(shí)信號(hào)，他們建議，一項(xiàng)新理論在獲得廣泛認(rèn)可與接受之前，需要在不同時(shí)間尺度上、在更廣泛的站點(diǎn)上進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)。(完)

該新理論逐漸被科學(xué)界廣為接受并引用。不過(guò)，“層狀分?jǐn)?shù)理論”是否真實(shí)地反映了熱帶地區(qū)降水穩(wěn)定同位素的真實(shí)信號(hào)尚不清楚。

然而，國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)普拉迪普·阿加瓦爾(Pradeep Aggarwal)博士等人于2016年在《自然·地球科學(xué)》上撰文，從不同云類型(泛熱帶地區(qū)的云通?？煞殖蓪?duì)流云、層狀云兩大類，相應(yīng)的降水可分為對(duì)流雨和層狀雨)的視角提出一種新理論即“層狀分?jǐn)?shù)理論”，認(rèn)為熱帶地區(qū)降水穩(wěn)定同位素能夠反映層狀分?jǐn)?shù)或降水類型。因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)熱帶地區(qū)降水穩(wěn)定同位素與層狀分?jǐn)?shù)(層狀雨占總降水的比例)呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)，與“降水量效應(yīng)”無(wú)關(guān)。

這項(xiàng)全球氣候研究領(lǐng)域重要成果論文，由余武生研究員和美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)朗尼·湯普森(Lonnie　Thompson)教授、澳大利亞詹姆斯庫(kù)克大學(xué)斯蒂芬·劉易斯(Stephen　Lewis)博士等共同完成，近日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)-進(jìn)展》(Science Advances)在線發(fā)表。