2021年7月20日，河南省鄭州市遭遇了一場(chǎng)極為罕見的特大暴雨（史稱“7.20”暴雨），三天下了一年的雨，被氣象學(xué)界稱為“千年一遇”。
不過，所謂“千年一遇”，是基于過去不到100年的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)推算出來的，更多的是一個(gè)“形容詞”，并不嚴(yán)謹(jǐn)。
尤其是隨著全球氣候變暖，暴雨、暴雪、干旱等極端天氣出現(xiàn)得越來也頻繁，因此鄭州這場(chǎng)暴雨究竟是“千年一遇”的偶然事件，還是新的常態(tài)，仍然有待研究。
為此，來自中科院地球環(huán)境研究所的氣候變化集成-模擬-同化-預(yù)測(cè)團(tuán)隊(duì)，利用微米級(jí)的二次離子質(zhì)譜（SIMS）技術(shù)，分析了鄭州滎陽地區(qū)現(xiàn)代條華蝸牛殼體中的氧同位素記錄，特別關(guān)注了2021年6月到9月之間蝸牛殼體中δ18O值的變化。
蝸牛殼體之所以能成為研究陸地古天氣的獨(dú)特載體，是因?yàn)樗L(zhǎng)速率快、在沉積地層中數(shù)量眾多，而且保存完好。
黃土地層中不同種屬的化石蝸牛殼體照片。其中的白色短線代表1mm
研究發(fā)現(xiàn)，蝸牛殼體在這一時(shí)期發(fā)生了顯著的負(fù)偏移躍變，與暴雨的發(fā)生時(shí)間高度契合。
此前的研究表明，蝸牛殼體中的δ18O值與降水的δ18O組成密切相關(guān)，而且鄭州地區(qū)夏秋季節(jié)的降水δ18O與降水量可能存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。
因此，蝸牛殼體中δ18O值的劇烈負(fù)偏移，很可能是由于“7.20”特大暴雨的降水所致。
進(jìn)一步的研究表明，這種變化與通過通量平衡模型預(yù)測(cè)的暴雨引發(fā)的蝸牛殼體δ18O變化幅度高度吻合，支持了這一推斷。
這一發(fā)現(xiàn)，展示了蝸牛殼體的氧同位素記錄在定量重建天氣尺度的極端降水事件中的潛力，為連接氣象記錄與地質(zhì)資料提供了新的視角。
如果將這一研究方法拓展到化石蝸牛中，我們有望夠獲得過去氣候快速變暖時(shí)期類似“7.20”暴雨規(guī)模的極端降水事件的頻率和強(qiáng)度信息。
這不僅能幫助我們更好地發(fā)現(xiàn)、理解歷史上的額極端天氣事件，還可以預(yù)測(cè)未來全球變暖下類似事件的發(fā)生規(guī)律。
日分辨率蝸牛殼體氧同位素定量重建“7.20”特大暴雨
圖注：（a）SIMS測(cè)定的兩只現(xiàn)代蝸牛（樣本0918-1和1218-1）的日分辨率殼體氧同位素記錄。黑色箭頭代表殼體生長(zhǎng)方向。
（b）鄭州逐日降水記錄（數(shù)據(jù)來源：http://data.cma.cn/）。藍(lán)色陰影表示“7.20”特大暴雨造成了蝸牛殼體氧同位素發(fā)生劇烈負(fù)躍變
（c）為（a）圖中虛線矩形部分的放大圖，為“7.20”特大暴雨導(dǎo)致的兩個(gè)現(xiàn)代蝸牛樣本實(shí)測(cè)δ18Oshell 振幅的對(duì)比。
（d）“7.20”特大暴雨造成的蝸牛殼體氧同位素振幅的理論值（紅色）和實(shí)測(cè)值（黑色）的概率密度分布。
（e）“7.20”暴雨引起蝸牛殼體氧同位素理論值（紅色）和實(shí)測(cè)值（黑色）的平均值及90%置信區(qū)間。
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