Water isotope–temperature relationship variability across Antarctica set by atmospheric circulation

Water isotopes serve as tracers of hydrological processes and as proxies for past climates archived in ice cores. The isotopic signal is acquired throughout the hydrological cycle—through evaporation over the oceans, precipitation, which occurs as moisture is transported from lower to higher latitudes, and during post-depositional processes in which isotopic exchange between snow and atmospheric moisture occurs. Owing to these multiple influences, the relationship between isotope ratios in ice and local temperature varies across Antarctica, and distinct relationships are found when evaluating isotope ratios and temperature across space (for example, in surface snow) compared with temporal correlations at the same site (for example, in precipitation). Here we report measurements of water vapour isotopic compositions from a traverse across East Antarctica, as well as at two fixed sites: the coastal station Dumont D’Urville and Dome C on the plateau. Combining snow and vapour isotopic data, we demonstrate that the temporal and spatial isotope–temperature relationships are distinct because of differences in how the rainout fraction varies across time and space. Our findings support a shift from thinking about the isotope–temperature relationship in terms of distinct temporal and spatial slopes to recognizing that the relationship varies along a continuum based on known dependencies between circulation dynamics and mean climate state. By distilling moisture along moist isentropic transport paths, we can predict the isotope–temperature relationship across either time or space using a physical understanding of large-scale moisture transport under different climatic conditions.

Nature Geoscience

2026

Cryospheric science

Palaeoclimate

Water isotopes serve as tracers of hydrological processes and as proxies for past climates archived in ice cores. The isotopic signal is acquired throughout the hydrologica...

Изменчивость связи между изотопами воды и температурой в Антарктиде, определяемая атмосферной циркуляциейНедавно команда Матье Казадо из Университета Париж-Сакля (Франция) сообщила об изменчивости связи между изотопами воды и температурой в Антарктиде, определяемой атмосферной циркуляцией. Результаты этой работы были опубликованы в журнале Nature Geoscience 13 апреля 2026 года.Изотопы воды служат трассерами гидрологических процессов и палеоклиматическими прокси, сохраняющимися в кернах льда. Изотопный сигнал формируется на протяжении всего гидрологического цикла — включая испарение с океана, осаждение при переносе водяного пара от низких к высоким широтам и постадиационный обмен изотопами между снегом и водяным паром атмосферы. Из-за множественности этих воздействий связь между изотопным составом в антарктических ледяных кернах и локальной температурой различается в разных регионах; кроме того, наблюдаются расхождения при сравнении пространственной корреляции между изотопным составом и температурой (например, в поверхностном снеге) с временной корреляцией в одном и том же месте (например, в осадках).Исследовательская группа сообщает об измерениях изотопного состава водяного пара, выполненных во время пересечения Восточной Антарктиды, а также на двух стационарных станциях — прибрежной станции Дюмон-д'Юрвиль и станции Конкордия (Купол C). Совместный анализ данных по изотопам снега и пара демонстрирует, что различия между временной и пространственной связями изотопов с температурой обусловлены тем, что остаточная доля осадков изменяется по-разному во времени и в пространстве. Результаты исследования поддерживают переход от представления о наличии двух различных наклонов связи (временного и пространственного) к пониманию того, что эта связь изменяется вдоль непрерывного спектра, основываясь на известной зависимости от динамики циркуляции и среднего климатического состояния. Очищая водяной пар вдоль траекторий влажного изоэнтропического переноса, группа смогла предсказывать связь между изотопами и температурой, проявленную во времени или в пространстве, используя физическое понимание крупномасштабного переноса водяного пара в различных климатических условиях.

Water isotope–temperature relationship variability across Antarctica set by atmospheric circulation

Authors

Mathieu Casado

Adriana Bailey

Christophe Leroy-Dos Santos

Elise Fourré

Vincent Favier

Cécile Agosta

Niels Dutrievoz

Christoph Kittel

Laurent Arnaud

Frédéric Prié

We recommend that you study