科学家完善了高原古高度重建——稳定同位素方法

稳定同位素方法常被地质学家们用于重建高原、山脉的古高度，但我国科学家认为，这一方法具有不确定性，需从全球尺度考虑水汽影响。1日，中国科学院青藏高原研究所发布消息，其环境变化与多圈层过程团队余武生研究员联合多国专家发现，青藏高原一些地区的水汽稳定同位素存在反常现象，这给利用稳定同位素方法重建青藏高原古高度变化带来很大不确定性，这种反常现象在全球其他地区也有发现。研究人员提出，未来使用该方法时，需在全球尺度考虑大气水汽的影响。该研究获得了第二次青藏高原综合科学考察研究等项目资助，成果于7月28日在线发表于《自然·通讯》。

　　新生代青藏高原古高度变化是地球系统科学的重点、热点和难点。在多种方法中，稳定同位素方法最成熟，已被广泛用于青藏高原、阿尔卑斯山、安第斯山以及落基山等古高度重建中。

　　这种方法基于稳定同位素的“高程效应”原理——随着海拔逐渐升高，地表介质中稳定同位素值逐渐降低。但这种方法假设数百万年来气候条件基本不变，这显然不符合实际。这也造成利用该方法重建的古高度变化，与其他方法的结果很不一致。

　　近年来，研究发现，在全球的冰芯、积雪、雨水、河水等地表介质中，稳定同位素存在“反高程效应”的异常现象——即地表介质中稳定同位素值随海拔升高而增加。“反高程效应”与稳定同位素方法的理论基础相冲突，从而限制了该方法的广泛应用。

　　余武生团队发现，在美国西部和亚洲干旱区（从红海到青藏高原北部）等地区，对流层中层的水汽稳定同位素也类似存在“反高程效应”，而且其空间分布格局与地表介质中稳定同位素“反高程效应”的空间分布格局基本一致。

　　他们还发现，水汽稳定同位素“反高程效应”的出现须具备两个不可或缺的因素，即远源区水汽富含高同位素值和该高同位素的水汽能够从远源区横向输送到靶区。

　　据介绍，青藏高原等逐步隆升导致更大范围内大气环流格局的变化，进而改变了水汽源区和水汽输送路径及水汽稳定同位素值的固有特征。这些变化使得稳定同位素方法在这些地区的应用变得更为复杂。因此，在利用稳定同位素方法之前，需要仔细考虑山体不同隆升阶段水汽来源和水汽输送路径的变化及其对稳定同位素值的影响。