第七届青年地学论坛

天然核素铍-7（⁷Be，半衰期为53.3天）和铅-210（²¹⁰Pb，半衰期为22.3年）是研究大气过程和地球表面过程的强有力示踪剂。⁷Be是一种宇生放射性核素，由高能宇宙射线轰击氮、氧原子在平流层及对流层层顶生成，⁷Be的产生速率与纬度，海拔和太阳黑子周期有关，而与经度和季节无关（Koch et al., 1996; Su and Huh, 2003）；而²¹⁰Pb是一种陆源放射性核素, 主要来自于大陆土壤析出的²²²Rn的放射性衰变，所以²¹⁰Pb的大气浓度随着海拔的升高而降低并且显著地受到陆海分配模式的影响。
⁷Be和²¹⁰Pb一旦在大气中生成，便会迅速且不可逆地吸附在气溶胶颗粒上，因此它们在大气中的命运与气溶胶紧密相关（Elsasser et al., 2011）。由于⁷Be和²¹⁰Pb明确但又截然不同的来源，相似的对流层物理化学行为，⁷Be和²¹⁰Pb被广泛地用来研究气团的起源和运动，对流层和平流层的混合，以及气溶胶的清除和沉降过程（Duenas et al., 2005; Lozano et al., 2011）。当⁷Be和²¹⁰Pb沉降到地球表面后，它们被进一步用于追踪陆地土壤侵蚀过程、水生系统中的颗粒物动力过程和沉积过程(Mabit et al., 2008; Matisoff et al., 2014)。⁷Be和²¹⁰Pb的大气浓度和沉降通量数据还被用于全球气候模型的验证和参数优化（Liu et al., 2001, 2016）。
以上海地区连续15年的观测结果为基础（Du et al., 2008, 2015），我们建立了1955年至2020年期间⁷Be和²¹⁰Pb空气浓度和沉积通量测量的全球数据库。数据库包括了全球367个站点的⁷Be年均空气浓度数据，270个站点的²¹⁰Pb年均空气浓度数据，279个站点的⁷Be年沉降通量数据，以及602个站点的²¹⁰Pb年沉积通量数据，此外还包括了必要的元数据（包括地理位置、采样日期、方法、年降水量等）。对全球数据的荟萃分析表明：1）⁷Be大气浓度和沉降通量均呈现明显的纬度差异，中纬度高，极地和赤道区域低，且南北半球近似对称分布；2）²¹⁰Pb大气浓度和沉降通量高值均出现在北半球中纬度区域；3）在具体的纬度带内，⁷Be和²¹⁰Pb沉降通量与降雨呈现较好的正相关关系。
我们的数据集是迄今为止全球最大的⁷Be和²¹⁰Pb空气浓度和沉积通量汇编，目前存档于https://doi.org/10.5281/zenodo.4785136 (Zhang et al., 2021), 供全球科研社区免费使用。该数据集可用于更好地了解气团的输运过程和气溶胶的沉积过程，不仅为全球气候模型开发，验证和参数优化奠定了坚实的基础，而且还为使用⁷Be和²¹⁰Pb示踪地球表面过程的相关研究提供了大量的基本参数。
 

7Be 210Pb 大气沉降核素 全球数据库