中国科学院青藏高原研究所研究员余武生与美国、澳大利亚等国研究人员合作，通过重新审视层状分数理论，发现热带地区降水稳定同位素能够反映对流强度，但不能反映层状雨占总降水的比例或降水类型。相关研究近日在线发表于《科学进展》。

通过分析降水中的稳定同位素（δ¹⁸O），科学家可以了解降水的水汽来源、水汽输送路径以及与大气和地表水体的相互作用，从而揭示气候和环境的变化信息。

2016年，国际原子能机构的科研人员普拉迪普·阿加瓦尔等人从不同类型的云出发，提出一种新理论——热带地区降水稳定同位素能够反映层状分数或降水类型，也被称为“层状分数理论”。

研究团队基于泛热带地区观测站点数据，在日、月、年等不同时间尺度上，分别揭示了降水稳定同位素与层状分数及对流强度之间的关系。结果发现，与层状分数理论相反，降水稳定同位素与层状分数之间的负相关均非常微弱，与对流强度始终保持显著的正相关。

层状分数理论最重要的理论基础是层状雨稳定同位素值更低，而对流雨稳定同位素值更高。阿加瓦尔等人试图从云物理过程证明该论断。但是，余武生等人从不同角度提供了一系列证据反驳了阿加瓦尔等人的观点。首先，泛热带地区大量实地观测结果表明，层状雨稳定同位素不但可以出现低值，也可以出现高值，甚至可以比对流雨稳定同位素值更高。其次，在泛热带地区，对流系统非常旺盛，对流云比层状云更多，因此泛热带地区对流雨占主导，层状雨次之。更关键的是，泛热带地区的层状云不是孤立存在，通常是在中尺度对流系统中由对流云演化而来。因此，对流活动的强弱变化对层状雨稳定同位素具有强烈的“印记效应”。

此外，层状雨稳定同位素还与其降水形成过程密切相关。研究团队进一步强调，即使部分地区降水稳定同位素对层状分数可能很敏感，但这种现象背后的机制仍然受对流强度的调控。

研究团队认为，上述研究成果纠正了层状分数理论，破译了泛热带地区降水稳定同位素的真实信号。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.ado3258

（原载于《中国科学报》 2024-08-29 第1版 要闻）