ENSO类型与相位对华东夏季降水平流贡献的差异性影响——基于稳定同位素的解析

针对ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）不同类型（CPW/EPC/EPW）及相位（发展期/衰减期）如何调控华东降水水汽来源的关键问题，研究人员通过稳定同位素技术结合LMDZiso模型与三端元混合模型，揭示了平流贡献的时空分异规律（衰减期贡献高达85%-98%），并量化了降水同位素不确定性主要源自降水蒸汽活动。该研究为极端气候事件的水文响应机制提供了同位素视角的新认知。

　　

在东亚季风区，华东地区的夏季降水异常常引发洪涝或干旱灾害，其水汽来源的调控机制一直是气候研究的核心问题。厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）作为最强的年际气候信号，通过改变热带海温分布影响大气环流，但以往研究多聚焦降水总量变化，对水汽来源（如海洋平流、局地蒸发和蒸腾）如何响应ENSO不同类型（中太平洋增暖CPW、东太平洋冷却EPC、东太平洋增暖EPW）及相位（发展期/衰减期）仍缺乏量化解析。同位素技术因其"自然示踪剂"特性，为破解这一难题提供了新思路。

重庆高校的研究团队在《Global and Planetary Change》发表论文，创新性地将同位素通用环流模型LMDZiso与偏差校正方法（线性缩放LS和分布平移DT）结合，构建了1979-2016年华东降水同位素景观（isoscape），并利用三端元混合模型量化了平流、蒸发和蒸腾水汽的贡献比例，首次系统揭示了ENSO分型分相对降水来源的差异化影响。

关键技术方法
研究采用同位素通用环流模型LMDZiso模拟降水δ¹⁸O_p和δD_p，通过LS和DT方法校正模型偏差；基于同位素质量平衡的三端元混合模型计算水汽来源贡献，并采用高斯一阶近似法评估不确定性。数据涵盖华东地区260,000 km²，排除了南海岛屿等非典型区域。

研究结果

偏差校正方法在构建降水同位素景观中的表现
原始模拟的δ¹⁸O_p较观测值显著偏负，经LS和DT校正后，夏季同位素值的平均偏差分别降低62%和58%，累积分布函数拟合优度提升30%。这表明偏差校正能有效提高同位素模拟精度，为后续水汽溯源奠定基础。

ENSO分型分相对平流贡献的影响
EPW和CPW事件中，发展期的平流贡献（EPW:69%-81%；CPW:71%-84%）显著低于衰减期（EPW:85%-98%；CPW:82%-96%），而EPC事件呈现相反趋势。这种差异与西太平洋反气旋（WNPSH）的强度和位置移动密切相关：衰减期WNPSH增强并向西延伸，引导更多海洋水汽输送至华东。

不确定性分析
降水蒸汽活动的同位素变异最大，导致其对总不确定性的贡献占比达47%，其次为平流蒸汽（32%）、蒸发蒸汽（15%）和蒸腾蒸汽（6%）。这提示未来研究需优先优化降水蒸汽的观测精度。

结论与意义
该研究通过同位素指纹解析，首次量化了ENSO分型分相对华东降水水汽来源的调控效应：EPW/CPW衰减期强WNPSH驱动海洋平流贡献激增，而EPC事件则呈现独特响应模式。这一发现深化了对ENSO水文效应的机理认识，为区域气候模式中水汽参数化提供了同位素约束。研究建立的偏差校正-混合模型框架，也为全球其他季风区的水循环研究提供了方法论范式。值得注意的是，降水蒸汽的高不确定性凸显了加强同位素观测网建设的紧迫性，未来可结合更多iGCMs（同位素通用环流模型）开展多模型比较以降低误差。