2021年7月20日，河南省郑州市遭遇了一场极为罕见的特大暴雨（史称“7.20”暴雨），三天下了一年的雨，被气象学界称为“千年一遇”。不过，所谓“千年一遇”，是基于过去不到100年的气象观测数据推算出来的，更多的是一个“形容词”，并不严谨。
尤其是随着全球气候变暖，暴雨、暴雪、干旱等极端天气出现得越来也频繁，因此郑州这场暴雨究竟是“千年一遇”的偶然事件，还是新的常态，仍然有待研究。
为此，来自中科院地球环境研究所的气候变化集成-模拟-同化-预测团队，利用微米级的二次离子质谱（SIMS）技术，分析了郑州荥阳地区现代条华蜗牛壳体中的氧同位素记录，特别关注了2021年6月到9月之间蜗牛壳体中δ18O值的变化。
蜗牛壳体之所以能成为研究陆地古天气的独特载体，是因为它生长速率快、在沉积地层中数量众多，而且保存完好。
黄土地层中不同种属的化石蜗牛壳体照片。其中的白色短线代表1mm
研究发现，蜗牛壳体在这一时期发生了显著的负偏移跃变，与暴雨的发生时间高度契合。
此前的研究表明，蜗牛壳体中的δ18O值与降水的δ18O组成密切相关，而且郑州地区夏秋季节的降水δ18O与降水量可能存在负相关关系。
因此，蜗牛壳体中δ18O值的剧烈负偏移，很可能是由于“7.20”特大暴雨的降水所致。
进一步的研究表明，这种变化与通过通量平衡模型预测的暴雨引发的蜗牛壳体δ18O变化幅度高度吻合，支持了这一推断。
这一发现，展示了蜗牛壳体的氧同位素记录在定量重建天气尺度的极端降水事件中的潜力，为连接气象记录与地质资料提供了新的视角。
如果将这一研究方法拓展到化石蜗牛中，我们有望够获得过去气候快速变暖时期类似“7.20”暴雨规模的极端降水事件的频率和强度信息。
这不仅能帮助我们更好地发现、理解历史上的额极端天气事件，还可以预测未来全球变暖下类似事件的发生规律。
日分辨率蜗牛壳体氧同位素定量重建“7.20”特大暴雨
图注：（a）SIMS测定的两只现代蜗牛（样本0918-1和1218-1）的日分辨率壳体氧同位素记录。黑色箭头代表壳体生长方向。
（b）郑州逐日降水记录（数据来源：http://data.cma.cn/）。蓝色阴影表示“7.20”特大暴雨造成了蜗牛壳体氧同位素发生剧烈负跃变
（c）为（a）图中虚线矩形部分的放大图，为“7.20”特大暴雨导致的两个现代蜗牛样本实测δ18Oshell 振幅的对比。
（d）“7.20”特大暴雨造成的蜗牛壳体氧同位素振幅的理论值（红色）和实测值（黑色）的概率密度分布。
（e）“7.20”暴雨引起蜗牛壳体氧同位素理论值（红色）和实测值（黑色）的平均值及90%置信区间。
