摘要
氢和氧是水分子（H2O）的组成元素，与盐度一样，水的氢氧稳定同位素比率（δ18O和δD）也是水体的有效示踪剂。海水氢氧稳定同位素比率的空间分布特征及其与盐度的关系能有效示踪现代海洋物理过程（降水和蒸发、海冰形成和融化、河流径流、平流、上升流及海水混合）。受科学考察的限制，氢氧稳定同位素比率的实测数据仅能研究局地区域的海洋物理过程，不能进行大范围的海洋物理过程研究。本研究根据全球大洋不同海区表层海水氢氧稳定同位素比率的实测值，揭示全球大洋表层海水氢氧稳定同位素比率的空间分布特征及影响因素。研究结果如下： （1）选取深度15m以浅的数据作为表层海水数据，得出全球大洋表层海水氢氧稳定同位素比率的空间分布特征。全球大洋表层海水δ18O和δD的空间分布特征一致，都表现出随纬度的增加而减小的现象，河流沿岸表层海水δ18O和δD明显贫于开放大洋。但亚热带海区蒸发强，表层海水δ18O和δD明显比赤道附近富集。受南、北半球海陆位置和大陆河流径流的影响，南、北半球表层海水δ18O和δD并不是对称分布的，北半球表层海水δ18O和δD的变化幅度大于南半球。 （2）将全球大洋划分为太平洋、印度洋、大西洋、北冰洋和南大洋，分别得到不同大洋表层海水δ18O和δD的空间分布特征。太平洋表层海水δ18O和δD呈现“双峰”分布特征，南太平洋亚热带海区表层海水δ18O和δD最富集。印度洋表层海水δ18O变化小，西印度洋表层海水δ18O比东印度洋富集，印度洋表层海水δD由大洋北部向南减小。大西洋表层海水δ18O和δD也呈“双峰”分布特征，且北大西洋表层海水δ18O和δD变化范围比南大西洋广；亚热带海区和地中海海区表层海水氢氧稳定同位素比率最富集，而北大西洋北部表层海水氢氧稳定同位素比率贫化。北冰洋表层海水δ18O和δD是全球最贫化的，“纬向分布”不明显，与太平洋和大西洋相连的海区表层海水δ18O比其他海区富集。南大洋表层海水δ18O和δD也贫化，“纬向分布”也不明显，受冰雪融水的影响，表层海水δ18O和δD由近岸向北方向增加。 （3）对表层海水δ18O-δD、δ18O-S、δD-S做相关性分析，确定出降水和蒸发对表层海水氢氧稳定同位素比率的影响。太平洋、印度洋和大西洋表层海水δ18O-S、δD-S、δ18O-δD关系的斜率低于全球大洋，说明这3个大洋蒸发相对明显。而北冰洋和南大洋表层海水δ18O-S、δD-S、δ18O-δD关系的斜率高于全球大洋，说明南大洋和北冰洋蒸发弱，但这2个大洋降水也少，可能原因是海冰融水和大陆冰川融水等贫化水的影响。 根据亚马孙大陆架和瓜亚基尔湾表层海水δ18O-S关系，并结合δ18O的空间分布特征，推断出河流径流对表层海水氢氧稳定同位素比率的影响。随着距岸距离的增大，河流径流的影响逐渐减小。除此之外，河流径流量越大，对表层海水氢氧稳定同位素比率的影响程度更大，范围更广。 根据三元混合模型（大西洋水、河水和海冰融水），定量评估出海冰冻结和融化对表层海水氢氧稳定同位素的影响。计算出的海冰融水的比例为负值，说明表层海水δ18O受到海冰冻结的影响。根据海冰融水比例的空间分布特征，得出拉普捷夫海近岸和北部表层海水δ18O受海冰融水影响，中部受海冰冻结的影响。 根据三元混合模型，计算出拉普捷夫海表层海水各水团的混合比例，结果显示大西洋深水占81.36%，河水占26.5%，海冰融水占-0.83%。根据拉普捷夫海表层海水中大西洋深水比例、河水比例、海冰融水比例及δ18O和盐度的空间分布特征，得出当大西洋深水占主导地位时，表层海水δ18O和盐度都偏大，当河水占优势时，表层海水δ18O和盐度都偏小，说明在水团混合过程中，哪种水团的贡献比例越大，混合后的水团就会更多地显示出该水团的水文特征。
NETL