2010-2015年西安、蘭州和西寧氣溫和降水的月平均變化地點(diǎn):采樣地點(diǎn)位于西安市市區(qū)東南9公里的雁塔區(qū)。水蒸氣樣本是在一棟12層建筑的7樓采集的，采樣高度30 m，降水樣本在頂層收集，采樣高度50 m。

測量大氣水汽和降水的氫氧同位素組成；ΔdΔδ圖用于定性診斷云基以下過程；Stewart模型(方法1)和氣柱模型(方法2)用于定量評估云基以下蒸發(fā)效應(yīng)。

(1) 收集降水和水汽樣品，用Picarro L2130-i測量其氫氧同位素組成；

(2) 繪制ΔdΔδ圖，定性分析云基以下過程； 

(3) 應(yīng)用方法1和方法2，定量計(jì)算云基以下蒸發(fā)對降水同位素的影響。

試驗(yàn)結(jié)果顯示：西安的降水主要受到云基以下蒸發(fā)過程影響；兩種方法得到的 Δ δ²H結(jié)果沒有顯著統(tǒng)計(jì)差異，但對降雪事件的評估存在較大誤差。

上圖顯示的是西安的當(dāng)?shù)亟邓€(LMWL)和水汽線(LWVL)。可以看出：

(1) LMWL的斜率7.0低于GMWL的斜率8.0，反映了云基以下蒸發(fā)的影響。

(2) LWVL的斜率7.8也略低于平衡分餾值8.0，反映了動(dòng)力學(xué)過程的影響。

(3) 降水和水汽同位素組成分布在不同范圍，前者較陽性，這與經(jīng)典分餾理論吻合，支持了二者之間存在蒸發(fā)作用。

Δd Δδ圖是Graf等人在2019年提出的一種新型圖解框架，可以直接區(qū)分不同云基以下過程對水汽和降水穩(wěn)定同位素組成的卷積影響，尤其是平衡和非平衡過程的影響。

其中Δd是降水平衡水汽與觀測近地面水汽的d-excess之差；Δδ是兩者的δ²H之差。圖中橫縱坐標(biāo)分別為 Δd和 Δδ。不同云基以下過程在該二維相空間有不同的分布，從而可以更清楚地識(shí)別。

說明：本文數(shù)據(jù)在 Graf 等人建議的 Δd Δδ 直徑圖上的投影。實(shí)線代表 Δd-excess_v 和 Δδ²H_v 為0‰。虛線對應(yīng)于陰影中具有 95% 置信帶的樣本的線性擬合。紅線是降雨樣本，青色線是降雪樣本。羅馬數(shù)字代表象限的類別。

(1)干旱地區(qū)降水和水汽同位素組成關(guān)系密切；

(2) Δd Δδ圖可以有效定性分析云基以下過程；

(3)兩種方法可以定量評估蒸發(fā)效應(yīng)，但方法2可以包含更多過程。

最后，感謝中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；中國科學(xué)院第四紀(jì)科學(xué)與全球變化卓越中心，再次向本文作者刑萌老師等對本公眾號(hào)大力支持。