近日，开云网页版国际河流与生态安全研究院田立德研究员团队在Nature旗下期刊npj Climate and Atmospheric Science发表论文“Spatially inhomogeneous response of precipitation δ18O in China to ENSO cycles”（https://www.nature.com/articles/s41612-025-01057-1）。

水稳定同位素（如δ18O）是研究水循环、大气科学和古气候重建的重要天然示踪剂。厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）是全球范围内年际、年代际气候变化的显著信号。最近的研究发现亚洲季风区现代与古代降水中同位素信号与历史时期ENSO指数显著相关。但这种相关性是否存在空间上的差异却缺乏认识。为此，研究团队整合了全球降水同位素监测网络（GNIP）、已发表文献及团队自身观测的多源数据，创新性地开发了一个融合随机森林和XGBoost的机器学习模型。基于该模型，团队成功构建了1961年至2022年长达62年的中国大陆月度降水稳定同位素高分辨率数据集和逐年平均δ18O景观图谱（isoscape）。模型验证表明，该融合模型表现优异，能够有效捕捉不同区域降水同位素的复杂变化。

图1 中国厄尔尼诺年和拉尼娜年的模拟降水量加权δ18O之差的空间分布（1961-2022年），黑点代表显著性水平p<0.05

该研究发现中国降水δ18O对ENSO事件的响应存在显著的空间差异（图2）。大致以从（30°N，80°E）到（40°N，120°E）的连线为分界线，该线以南区域表现为厄尔尼诺年δ18O偏高，拉尼娜年偏低，δ18O区域平均值与Niño3.4指数相关性达到0.819。这种响应在青藏高原南部地区尤为显著。然而，在该分界线以北的区域，降水δ18O与ENSO事件之间没有表现出这样一致的、显著的相关性。这一研究成果为我国同位素古气候记录研究提供了重要的基础发现。该研究也讨论了过去几十年中国不同气候区降水同位素的长期变化趋势。通过Mann-Kendall趋势分析得出（图3），在过去几十年间，中国西部干旱区和东部季风区的降水δ18O呈现出显著的增加趋势。但在青藏高原区域，不存在显著的长期变化趋势。

图2 中国不同地区模拟δ18O区域加权平均值的时间变化（1961-2022年），虚线表示线性趋势。s为Theil-Sen斜率，p，Z分别为Mann-Kendall检验的p值和Z值

开云网页版为论文的第一作者单位，国际河流与生态安全研究院2022级硕士研究生崔钰爽为论文第一作者，田立德研究员为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（U2202208，42271143，42371144）、西藏自治区科学技术厅（XZ202501ZY0004）和云南省自然科学基金（202301AT070183）项目的资助。

论文信息：Cui, Y., Tian, L., Cai, Z. et al. Spatially inhomogeneous response of precipitation δ18O in China to ENSO cycles. npj Clim Atmos Sci 8, 164 (2025). https://doi.org/10.1038/s41612-025-01057-1

数据集信息：本研究生成的降水稳定同位素数据集可在Mendeley Data存储库获取（doi: 10.17632/fyc4tgsp3n.1）。

来源：国际河流与生态安全研究院

编辑：张懿淼 责任编辑：李哲