氢氧稳定同位素的几大效应

降水稳定同位素的几种效应

了解大气降水中稳定同位素与温度、降水量、纬度、高程、距离海洋的距离之间的关系。

Harman Craig提出了全球大气降水线（ＧＭＷＬ），表示为δD ＝8δ18Ｏ+10斜率反映出蒸汽和凝聚是大气降水同位素的主要影响因素，截距表示全球大气降水的平均值，截距大于10表示该降水云气形成过程中气、液两相同位素分馏不平衡程度偏大，小于10则意味着在降水过程中存在蒸发作用的影响。

1雨量效应：一般来说雨量越大，降水的δD和δ18O值越低，这种效应称为雨量效应，其解释为，较低温度将形成较大的降雨，同时在较低温度下的凝结过程中的分馏作用也使降雨中重同位素贫化。

稳定同位素的降水量效应主要发生在中低纬度沿海地区，在我国内陆区通常表现不显著，并且它的产生与大气强烈对流现象相关。内陆地区降水量和降水同位素的关系，虽然年际拟合关系不好，但是可能在夏季拟合的比较好。

2温度效应：大气降水的δD和δ18O值与地面年平均气温往往呈线性相关关系。温度升高δ值增大，温度降低δ减小。温度效应主要是由于蒸发过程中分馏作用随温度的升高而减弱造成的。在水的蒸发过程中，水分子获得外部能量后，优先破坏相对轻的同位素水分子之间的氢键，温度较高时蒸发获得的能量多，重同位素分子之间的氢键被破坏的数量增多，所以分馏作用减弱，海水蒸发所形成的水蒸气中的2H和18O的含量就高。且温度每升高1℃，大气降水的δ18O增加量小于于δD。

在高纬度地区温度是影响大气降水中稳定同位素变化的主要因素，在南北两极表现得尤其明显，且越深入大陆内部，其正相关性越强，这种现象在我国主要表现在季节温度变化比较大的地区，如我国西北地区的西安、乌鲁木齐、兰州等。

3纬度效应：大气降水的δD和δ18O值随着纬度的升高而减小的现象。不同地区降水的δ18O值随纬度变化率不同，但是变化趋势是一致的，随着维度的升高，大气降水的δ18O不断降低。纬度效应形成的原因有：1.随着纬度的升高，当地的年平均气温降低；2.大气圈中的水蒸气大部分形成于低纬度地区，当云团向高纬度地区移动时，由于不断发生瑞利分馏凝结作用，使云团与之平衡的雨水δD和δ18O值不断降低。

4大陆效应：从沿海向大陆内部，大气降水的δD和δ18O值逐渐减小的现象。大陆效应与降水直接相关（图示见水文地球化学P135）。该过程开始于海水蒸发并在海洋上空形成云团，当云团中的水蒸气冷凝成降水时，与气相相比，液相中的D和18O发生了富集，因此最初形成的雨水的同位素与海水接近。随着云团向内陆方向的运移，降水过程不断发生，云团中的重同位素逐渐贫化，从而使降雨中的重同位素含量逐渐减少。

5高度效应：大气降水中δD和δ18O值随着地形高程的增加而减小的现象称为高度效应。，其原因为随着高程的增加温度逐渐降低，且含轻同位素的云团比含重同位素的云团更容易爬上更高高程的地方。