郑州暴雨后，蜗牛壳揭示气候秘密

郑州暴雨后，蜗牛壳揭示气候秘密

2021年7月20日，郑州遭遇了一场极为罕见的特大暴雨，三日内降水量达到了当地以往一年的水平，在气象统计中被认为是“千年一遇”。这场暴雨造成超过1300万人受灾，398人死亡或失踪，直接经济损失超过1200亿元。

这场灾难引发了科学家们的深入思考：这场暴雨究竟是“千年一遇”的偶然事件，还是全球变暖背景下的“新常态”？为了回答这个问题，中国科学院地球环境研究所的研究团队开展了一项创新性研究，他们将目光投向了一个看似不起眼但却至关重要的生物——蜗牛。

蜗牛壳不仅仅是蜗牛的“家”，它还是记录气候信息的“时间胶囊”。蜗牛壳主要由碳酸钙组成，其中的氧元素存在两种同位素：轻的氧-16和重的氧-18。这两种氧同位素的比例会受到环境湿度和温度的影响，从而在蜗牛壳中留下独特的“气候指纹”。

在湿润的环境中，轻的氧-16更容易蒸发，导致剩余水体中氧-18的比例相对较高。当蜗牛用这些水来构建自己的壳时，壳中的氧-18比例也会相应升高。反之，在干燥的环境中，氧-16的比例会相对较高。因此，通过分析蜗牛壳中氧同位素的比例，科学家可以推断出过去的气候状况。

中科院地球环境研究所的研究团队在郑州-荥阳地区采集了四只现代蜗牛，利用包埋制片和二次离子质谱（SIMS）结合的方法，突破传统古气候研究分辨率上限，获得了2021年6月至9月天分辨率蜗牛壳体氧同位素（δ18Oshell）记录。结果显示，2021/06/18至2021/09/18期间的日分辨率δ18Oshell发生了一次剧烈的负跃变（~12‰），这很可能是由“7.20”特大暴雨造成的。

这一发现的意义重大。传统的气候研究主要依赖于气象站的观测数据，但这些数据的时间跨度通常不超过200年，而古气候研究的时间分辨率又较低，无法准确重建天-小时尺度的极端天气事件。蜗牛壳体氧同位素记录的发现，为科学家提供了一个全新的工具，可以用来研究过去极端降水事件的发生频率和强度。

这项研究不仅有助于我们理解过去的气候变迁，还可能为预测未来的极端天气提供新的思路。通过分析更长时间尺度内的蜗牛壳样本，科学家可以揭示极端天气事件与气候背景之间的关系，从而为评估气候模式和预测未来极端天气事件的发展趋势提供科学依据。

这项研究由地球环境研究所、地质与地球物理研究所、广州地球化学研究所、西安地球环境创新研究院、新南威尔士大学、西安交通大学和云南大学的多位研究者共同完成。该成果近期以Article的形式发表于Science Bulletin。

这一创新性的研究不仅展示了蜗牛壳在气候研究中的巨大潜力，也为我们理解极端天气事件提供了新的视角。随着全球气候的持续变化，这类研究的重要性将日益凸显。未来，我们或许能够通过蜗牛壳的“气候记忆”，更好地预测和应对极端天气事件，为人类社会的可持续发展提供科学支持。