科学家长期依赖水分子中的同位素来探索大气水分来源，但追踪其在全球水循环中的动态变化仍具挑战。一项新研究通过解码同位素特征，提升了追踪水分输送的精度。

东京大学团队在《地球物理研究杂志：大气层》上发表的研究中，利用氘和氧-18等较重同位素标记，更精确地绘制了全球水循环图。这些同位素分析有助于重建降水和蒸汽的大气历史。

同位素分馏过程是关键：重水分子蒸发较慢、凝结较快，导致同位素比例随水在大气中移动而变化，形成独特特征，揭示暴雨起源和气候模式路径。

“水同位素的变化反映了水分输送、汇聚和大规模大气环流的转变，”该研究所教授、研究高级作者Kei Yoshimura表示。

虽然同位素模型已使用多年，但单一模拟难以捕捉大气混沌特性。团队为此开发了首创的“集合”框架，结合八个先进气候模型和1979年至2023年45年数据，减少单个模型误差，区分模型结构“噪声”与实际水循环物理过程。

“我们很高兴集合平均值比任何单一模型更成功地捕捉了全球降水、蒸汽和雪中观察到的同位素模式，”Yoshimura解释道。

这项研究为全球水资源可用性提供了类似GPS的追踪工具。模拟显示过去30年大气水蒸气显著增加，与全球温度上升相关。

结果还显示与厄尔尼诺-南方涛动、北大西洋涛动和南半球环状模等主要气候模式的紧密联系，这些系统影响全球水安全。

NASA戈达德空间研究所的校友Hayoung Bong指出，集合方法降低了模型间差异，使研究人员能分离不同模型结构对水循环过程的表征。

随着地球持续变暖，理解水分移动不仅是科学探索，更关乎生存。通过解码同位素隐藏信息，研究人员正更清晰地把握全球水循环变化。

“重要的是，这项研究提高了我们解释过去气候变率的能力，”Yoshimura在新闻稿中说。“它为理解和预测全球水循环及其塑造的天气如何应对持续全球变暖提供了更强基础。”