降水氧同位素作为水中重要的示踪剂之一，被广泛用于指示水文循环过程和古气候重建，了解地质时期降水氧同位素的时空变化对于深入认识和理解过去的气候演变历史具有重要科学意义。然而，由于北半球中纬度地区分辨率高、连续性好、时间跨度长的相关地质记录较少，因此对中纬度古降水同位素长期变化的了解至今仍非常有限，中纬度不同地区间降水氧同位素变化的差异也不清楚。

最近，中科院地球环境研究所博士生李媛媛及其导师刘晓东研究员等利用包含水同位素分馏过程的全球气候模式获得的过去30万年瞬变模拟结果，针对北半球中纬度地区，特别是分别位于东、西半球的中纬度东亚(MEA，120~135°E; 45~60°N)和北美(MNA，70~85°W; 40~55°N)两个代表区，系统研究了其降水氧同位素轨道尺度变化的周期特征和物理机制。结果表明，中纬度东亚与北美降水氧同位素变化的主导周期和强迫因子不同，而且涉及的物理过程也不一样。（1）虽然两个代表区年降水氧同位素比值（δ¹⁸O）都存在2.3万年、4.1万年和10万年周期，但MEA降水δ¹⁸O的主导周期为2.3万年，而MNA降水δ¹⁸O的主导周期为10万年（图1）；（2）MEA降水δ¹⁸O的2.3万年主导周期是由岁差引起的太阳辐射变化驱动的，雨季（5-8月）西风环流的水汽输送是联系北半球太阳辐射（4-7月）与降水δ¹⁸O变化的关键过程；MNA降水δ¹⁸O的10万年主导周期受全球冰量起伏影响的冰期-间冰期循环控制，主要通过北美冰盖扩张与退缩引起的水汽输送改变及气温变化而实现（图2）。这些结果表明，北半球中纬度不同地区降水氧同位素轨道尺度变化的主导周期和强迫机制复杂多样。

该研究得到中国科学院战略性先导科技专项（XDB40030100）等项目资助，研究成果已在线发表在国际学术期刊Paleoceanography and Paleoclimatology上：

Li, Y., Liu, X., Xie, X., & Yin, Z.Y. (2024). Diverse orbital‐scale variations of precipitation oxygen isotopes in the Northern Hemisphere mid-latitudes: A comparative study between East Asia and North America. Paleoceanography and Paleoclimatology, 39, e2024PA004914. https://doi.org/10.1029/2024PA004914

图1 北半球的东半球(a)和西半球(b)降水δ¹⁸O主导周期的空间分布

图中两个白色框分别指中纬度东亚MEA和中纬度北美MNA代表区

图2 2.3万年周期主导的MEA和10万年周期主导的MNA区域降水δ¹⁸O变化机制

图中黑色箭头表示因果关系，向上的红色箭头表示增强或增加，向下的蓝色箭头表示减弱或减少。NH：北半球，NA：北美，AMJJ：4-7月，MJJA：5-8月