Giới thiệu background

Vịnh Bengal nằm ở phía đông bắc Ấn Độ Dương, hình thái địa lý tam giác của nó cho phép nó tạo ra một lượng lớn hơi nước. Những hơi nước này tiếp tục chảy vào tiểu lục địa Ấn Độ, mang lại lượng mưa dồi dào cho miền đông Ấn Độ và các nước xung quanh, đặc biệt là trong mùa gió mùa từ tháng 5 đến tháng 9. Trong khi đó, hoạt động nông nghiệp và kinh tế của Ấn Độ phụ thuộc rất nhiều vào lượng mưa mùa hè.

Khí hậu và đặc điểm khu vực độc đáo của Vịnh Bengal ảnh hưởng sâu sắc đến quá trình tạo ra và truyền hơi ẩm trong khu vực. Vào mùa gió mùa, nhiệt độ bề mặt của vùng biển này thường vượt quá 28 ° C, dễ dàng hình thành đối lưu không khí và cung cấp hơi nước cho khí quyển quanh năm. Ngay cả khi nhiệt độ biển cao và đối lưu thường xuyên, lượng mưa trong mùa gió mùa hè vẫn lớn hơn nhiều so với lượng bốc hơi, khiến Vịnh Bengal trở thành một bồn chứa hơi nước quan trọng, giống như một "kho chứa hơi nước lớn".

"Tại sao phải nghiên cứu đồng vị trong mưa?"

Xác định hơi nước từ đâu tới, đi đâu, là khâu trung tâm nghiên cứu tuần hoàn thủy văn. Nghiên cứu này không chỉ giúp mọi người hiểu sâu hơn về các đặc tính thay đổi của gió mùa, mà còn giúp chúng ta đối phó với các thảm họa mưa lớn do lốc xoáy nhiệt đới gây ra và giảm thiệt hại.

phân tíchChất đánh dấu vật lýĐây là một phương pháp đáng tin cậy để khám phá các bồn chứa hơi nước trong khí quyển, trong đó lượng mưa của quần đảo Andaman ở Vịnh BengalĐồng vị ổn địnhĐó là đối tượng nghiên cứu quan trọng. Quần đảo Andaman có độ che phủ rừng lên tới 92% bề mặt, các nguồn hơi nước thứ cấp tiềm năng như hơi nước trong đất rất ít và ít can thiệp vào nghiên cứu, vì vậy nghiên cứu đồng vị của nước mưa địa phương có thể cung cấp dữ liệu có giá trị để tiết lộ các quá trình hơi nước động.

Sơ đồ chu trình thủy văn

Nhưng hiện nay nghiên cứu về đồng vị nước mưa ở đây rất thiếu thốn, trong thời gian ngắn mọi người vẫn chưa rõ đặc điểm của nó. Mặc dù hiện nay có một mô hình lưu thông toàn cầu mô phỏng sự phân bố lượng mưa và sự biến đổi đồng vị của gió mùa hè ở Ấn Độ, phù hợp với các quan sát thực tế, nhưng "hiệu ứng lượng mưa" mô phỏng (mối quan hệ giữa lượng mưa và đồng vị) có sự khác biệt đáng kể về dữ liệu.

Để tìm hiểu những vấn đề này, các chuyên gia từ Viện Khí tượng Nhiệt đới Ấn Độ (IITM Pune) và Đại học Pondicherry đã tiến hành một nghiên cứu kéo dài hai năm về đồng vị của nước mưa ở Port Blair (thành phố lớn nhất quần đảo Andaman).

Nghiên cứu nhằm đạt được 4 mục tiêu chính:

Làm rõ các đặc tính của các đồng vị mưa trong khu vực;

Tìm hiểu làm thế nào các biến số khí quyển đại dương như nguồn hơi nước, dòng chảy, hoạt động đối lưu ảnh hưởng đến các đồng vị;

Làm rõ các đặc điểm của "hiệu ứng mưa" và liệu nó có bị ảnh hưởng bởi những thay đổi trong mùa gió mùa hay không;

Kiểm tra xem thành phần đồng vị của nước mưa có liên quan đến các sự kiện mưa, luồng hơi nước ảnh hưởng đến gió mùa hay không.

"Phương pháp nghiên cứu"

Trong nghiên cứu kéo dài hai năm, các chuyên gia đã thu thập khoảng 90 mẫu nước mưa hàng ngày trong các chai nhựa chống rò rỉ tại khuôn viên Đại học Bendisheri ở Port Blair để phân tích đồng vị hàng năm.

Ban đầu, nhóm nghiên cứu sử dụng máy đo phổ khối lượng cụ thể đồng vị (IRMS) để phát hiện, sau đó phân tích tất cả các mẫu bằng máy phân tích hơi nước và nước đồng vị laser ABB OA-ICOS TIWA-45-EP (tiền thân của GLA431-TIWA Enhanced).

Thiết bị vớt váng dầu mỡ cho xử lý nước thải -PetroXtractor - Well Oil Skimmer (

"Thành quả cốt lõi"

Kết quả cho thấy tỷ lệ đồng vị đo được bởi hai thiết bị, phù hợp trong phạm vi biến thiên ± 1σ, trong đó độ chính xác phân tích của δ18O là khoảng 0,1% và độ chính xác của δ2H là ít hơn 1%. Bằng cách phân tích lượng mưa hàng ngày và chuỗi thời gian δ18O tại Port Blair trong năm 2012 và 2013, người ta phát hiện ra rằng lượng mưa càng nhiều trong năm 2012, hàm lượng δ18O càng thấp, một hiện tượng xác nhận sự tồn tại của "hiệu ứng số lượng".

Lượng mưa hàng ngày và chuỗi thời gian δ18O tại Port Blair vào năm 2012 (trên) và 2013 (dưới). Thanh màu đen đại diện cho dữ liệu đo mưa và đường màu đỏ là bản ghi δ18O tương ứng. Có một mối quan hệ phản tương quan rõ ràng giữa lượng mưa năm 2012 và δ18O, minh họa cho "hiệu ứng số lượng".

Nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng các đồng vị oxy và hydro của nước mưa ở phía nam Vịnh Bengal, mặc dù đặc trưng của các vùng biển nhiệt đới, thay đổi theo các điều kiện đại dương và khí quyển thay đổi, và có thể bị suy giảm đáng kể trong các cơn bão nhiệt đới. Dữ liệu đồng vị được thu thập trong hai năm cho thấy rằng vào đầu mùa gió mùa, độ ẩm tương đối thấp nhưng lưu thông mạnh có thể dẫn đến sự bốc hơi vừa phải của các giọt mưa, từ đó dẫn đến hiệu ứng mưa; Và thành phần của đồng vị mưa, không được xác định bởi một sự kiện mưa nhất định, mà phụ thuộc vào tính chất động của hơi nước.

Trong giai đoạn chín muồi của mùa gió mùa, với sự thay đổi của điều kiện khí quyển, mức độ bốc hơi của giọt mưa giảm đi, tại thời điểm này, ảnh hưởng của hơi nước phụ thuộc nhiều vào sự hội tụ của dòng hơi nước, thay vì tác dụng bốc hơi địa phương. Nhìn chung, các đồng vị mưa trên Vịnh Bengal sẽ giảm một cách có hệ thống với hoạt động đối lưu trên diện rộng, được điều chỉnh bởi hiệu ứng tổng hợp của hoạt động đối lưu và có liên quan chặt chẽ đến sự thay đổi theo mùa và dao động quy mô đồng bộ của gió mùa.

Cụ thể, "hiệu ứng lượng mưa" trong giai đoạn đầu và giữa của gió mùa, chủ yếu là do sự bốc hơi lại của lượng mưa; Hậu kỳ là bởi vì hơi nước hội tụ, mà không phải bốc hơi dẫn phát. Ngoài ra, "hiệu ứng số lượng" thể hiện rõ nét trong hai năm và được điều chỉnh bởi sự thay đổi của gió mùa trong mùa.

Nghiên cứu này cho chúng ta cái nhìn sâu sắc hơn về "hiệu ứng mưa" ở phía bắc Ấn Độ Dương và cũng giúp thu hẹp sự khác biệt giữa các quan sát và mô phỏng mô hình mưa.

Nếu bạn muốn biết thêm về máy phân tích đồng vị, vui lòng liên hệ với chúng tôi!

Nguồn trường hợp:Các nghiên cứu được đề cập trong bài báo là một phần không thể thiếu trong dự án của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) "Lượng mưa ở các vùng nhiệt đới và các đồng vị ổn định trong kho lưu trữ cổ khí hậu để cải thiện mô hình tác động thủy văn và khí hậu khu vực".