全球變暖背景下，水循環(huán)增強，降水時(shí)空變化不均勻程度加劇，極端降水事件頻發(fā)。明晰局地降水的主要水汽來(lái)源是理解降水變化的重要基礎。形成局地降水的水汽一部分來(lái)自外部水汽輸送，另一部分則由本地蒸發(fā)、蒸騰等過(guò)程貢獻。求解降水再循環(huán)率，定量分析水汽源-匯之間的關(guān)系，區分水汽源地對區域降水的貢獻，有助于理解影響降水變化的物理過(guò)程和機制。 

　　氘盈余（d-excess=δ²H-8δ¹⁸O）作為一種靈敏的綜合性示蹤劑，被廣泛用于評估降水中再循環(huán)水汽的比例。然而現有的氘盈余模型只包括局地蒸發(fā)作用，忽略了植被蒸騰的水汽貢獻，導致本地再循環(huán)水汽對降水的貢獻被低估。 

　　針對上述問(wèn)題，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所頁(yè)巖氣與地質(zhì)工程院重點(diǎn)實(shí)驗室博士研究生張芬與導師黃天明副研究員、龐忠和研究員、中國科學(xué)院大氣物理研究所滿(mǎn)文敏副研究員、清華大學(xué)胡宏昌博士等人，建立了考慮蒸騰水汽貢獻的新模型。該模型通過(guò)集成外來(lái)平流水汽、局地蒸發(fā)水汽和蒸騰水汽三個(gè)端元，實(shí)現了更為全面的降水水汽源地追蹤方法（圖1）。 

圖1 基于氘盈余三端元計算降水再循環(huán)比例概念模型（左圖：P、P_c分別表示地面降水、云底降水；d、d_c分別表示地面降水氘盈余值、云底降水氘盈余值；f_i表示降水各水汽源占降水總水汽比例，adv、ev、tr角標分別表示外來(lái)平流水汽、蒸發(fā)水汽、蒸騰水汽；右圖：GMWL、LMWL分別表示全球大氣降水線(xiàn)、當地大氣降水線(xiàn)；虛線(xiàn)三角形，強調降水水汽三端元組成；紅色箭頭代表云下蒸發(fā)過(guò)程）

　　該研究選取位于東亞季風(fēng)邊緣區的寧夏固原開(kāi)展降水觀(guān)測研究（圖2）。研究表明，不考慮蒸騰水汽貢獻得到的降水再循環(huán)率約為5%～21%，降水量加權年平均值為7.5%，夏季降水再循環(huán)率低于其他季節。將蒸騰水汽納入d-excess模型后，該地區降水再循環(huán)率的全年變化幅度為7%～22%，降水量加權年平均值增加至14.8%（圖3）。考慮蒸騰水汽貢獻后降水再循環(huán)率增加一倍，說(shuō)明局地蒸騰作用對該地區降水變化的貢獻非常重要。 

　　該研究進(jìn)一步對當地大氣降水線(xiàn)（即降水δ²H和δ¹⁸O關(guān)系）形成機理進(jìn)行了探討，指出除受外來(lái)水汽影響，再循環(huán)水汽使得降水氘盈余增加，而云下蒸發(fā)作用導致其減小，三者共同影響了當地大氣降水線(xiàn)。 

圖2 研究區固原概況及降水主要水汽源示意圖（a. 降水站位置；b. 中國降水水汽主要來(lái)源；c. 固原月降水量、氣溫變化圖）

圖3 模型修正前后固原降水再循環(huán)比（f_re）月變化圖

　　研究成果發(fā)表于Geophysical Research Letters（張芬, 黃天明^*, 滿(mǎn)文敏, 胡宏昌, 龍吟, 利振彬, 龐忠和. Contribution of recycled moisture to precipitation: A modified d-excess-based model[J]. Geophysical Research Letters, 2021, 48: e2021GL095909. DOI: 10.1029/2021GL095909）。