基于流量监测的西藏东南部然乌湖水量平衡季节变化及其补给过程分析

青藏高原分布着亚洲大陆最大的湖泊群,其湖泊变化对气候变化响应敏感。基于遥感数据的湖泊面积变化不足以反映外流湖对气候变化的响应,需借助湖泊水量平衡过程分析来进一步研究各补给要素的变化。本文利用2015年4月-11月然乌湖水文气象监测数据,通过建立流量—水位关系,依据连续的水位数据重建了观测期内然乌湖主要径流的水文过程线,并结合SRM模型分析了然乌湖的水量平衡过程及季节变化。结果表明,观测期内然乌湖入湖水量约为18.49×10⁸ m³,其中冰川融水约为10.06×10⁸ m³,冰川融水占然乌湖补给的54%以上,湖面降水、湖面蒸发对湖泊水量平衡过程影响微弱。流域降水对湖泊的补给具有明显的季节特征。春季受西风南支扰动影响,然乌湖地区降水量大,降水是春季然乌湖的主要补给源。夏季和早秋由于气温升高,冰川消融量大,冰川融水是湖泊补给的主控因素。在未来气候变暖的条件下,冰川融水将会在湖泊补给中占据更大比例,并可能使得流域内的冰湖水量增加,产生潜在灾害风险。     

湖泊自生碳酸盐氧同位素环境记录研究：（一）环境解释模型

湖泊自生碳酸盐氧同位素组成(δ18OC)在区域气候与环境变化方面的应用研究近年来发展迅速,成果令人瞩目,保存在各类湖泊沉积物柱芯中的δ18OC记录揭示了湖泊水温乃至汇水区域气温,湖泊不同水深处的水温差异、湖泊水位、降水δ18O、冰川融水δ18O、湖水盐度等重要的气候和环境信息。对前人通过研究来自不同类型湖泊、具不同曲线形态的δ18OC记录提出的多种环境解释模型进行了归纳。     

苦海沉积物有机质反映的过去840年来青藏高原东部环境变化

青藏高原对全球气候变暖响应敏感,研究青藏高原近千年来环境演化过程、规律与驱动机制对预测其未来气候变化有重要意义。本文通过位于青藏高原东部的苦海沉积物总有机质相关指标(总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总有机碳与总氮比值(TOC/TN)和总有机碳同位素(δ¹³Corg)的研究重建了该区域过去840年来环境演化过程。结果表明,苦海沉积物中的有机质主要来自于内源水生植物。由于暖期(冷期)时黄河上游径流量较高(低),苦海水位随之升高(降低),湖泊水动力增强(减弱),浅水区沉水植物对研究岩芯中的有机质贡献率提高(降低),导致沉积物TOC、TN、TOC/TN升高,δ¹³Corg值正(负)偏。人类活动导致的青藏高原近50年气候异常变暖可能是~1950 AD之后δ¹³Corg反映的黄河上游径流量变化与重建的中国温度记录之间的关系发生转变的原因。苦海沉积物δ¹³Corg记录与万象洞石笋δ¹⁸O记录和太阳总辐射强度记录变化特征的相似性说明青藏高原东部地区气候变化的控制因素为太阳辐射驱动下的季风降雨量变化。     

近50年气候变化背景下青藏高原冰川和湖泊变化(英文)

本文综述了近年来青藏高原冰川和湖泊变化研究取得的成果,并特别着重于冰川和湖泊变化的相互关系论述。在全球变暖背景下,近几十年青藏高原冰川以退缩为主,湖泊水量以增加为主。本文一方面对青藏高原冰川末端退缩、冰川面积和冰川储量变化方面的研究成果进行了综合分析,探讨了冰川变化的时空特征;另一方面从湖泊面积和水位与水量变化探讨了湖泊变化的时空规律。结果表明青藏高原冰川退缩的幅度总体上呈从青藏高原外缘向内陆呈减小的变化态势,受冰川融水补给比较大的湖泊近期面积扩张、水位上升明显。最后指出了青藏高原冰川、湖泊变化研究中存在的问题及今后的发展趋势。     

亚热带季风区湖沼流域表生地球化学元素研究——以江西定南大湖为例

湖沼沉积物地球化学元素对地球气候环境变化敏感性强。本文以江西定南大湖湖沼沉积物地球化学元素为研究对象,使用主成分分析法,并结合总有机碳(TOC)、有机碳同位素(δ¹³Corg)、中值粒径(Md)、化学蚀变指数(CIA)等相关气候代用指标,以元素组对的形式阐释不同地化元素响应不同气候环境下的地球化学行为和迁移规律。研究结果显示：第一主成分(PC1)包括Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、Nb、Rb、Ga、Ba、S等元素,曲线变化与CIA相似,指示湖泊流域的化学风化强度,气候暧湿,PC1含量高;第二主成分(PC2)包括Co、Zr、Hf元素,曲线变化与中值粒径较为一致,指示湖泊流域的水动力条件,气候冷干,PC2含量高;第三主成分(PC3)包括Sc、Cu、U、V元素,曲线变化与TOC、δ¹³Corg含量变化一致。大湖沉积物的物质来源为：在气候暧湿、流域化学风化作用强的条件下,地表径流冲刷流域周边花岗岩风化壳物质并搬运至湖盆沉积,但不排除在冷干时期,风力携带粉尘物质堆积的影响,粉尘物质可能主要源于周边的风化碎屑物。     

全新世湖泊沉积物TOC、C/N和δ^13Corg对千年尺度气候变化的响应

湖泊沉积物有机地化指标在古气候解释中具有复杂性和多解性。TOC、C/N和δ^13Corg作为3种常用的有机地化指标,现已广泛运用于东、中亚全新世气候变化研究中。以这3种指标为例综述了东、中亚全新世湖泊沉积有机地化指标的变化机制及影响因素。根据数据的综合分析与对比,大部分湖泊全新世沉积物TOC百分含量较高时,C／N比值也较高。这与沉积物有机质的来源有关,因两者TOC和C／N作用机制不同,也存在少数湖泊,其两者对应关系不明显;同一湖泊δ^13Corg与TOC及δ^13Corg与C／N对应关系相似;由于不同区域影响有机地化指标的因素不同,TOC、C／N和δ1^3Corg间的关系存在区域差异,据此可将研究区分为中纬度地区、青藏高原区和低纬度季风区。上述区域规律存在于研究中所选的大部分湖泊,由于有机地化指标作用机理的复杂性,也存在不符合这种规律的湖泊,因而上述结论有待于进一步讨论。     

高原湖泊中萝卜螺属壳体研究现状及展望

湖泊的古水文及古水化学重建是湖泊研究领域最具挑战性的工作之一。在湖泊、河湖相及高湖面沉积物中,萝卜螺属壳体化石广泛分布;而且现生萝卜螺属亦广泛地分布于全球的湖泊及河流。这些生物碳酸盐(文石)壳体成为一种潜在的和高分辨率的环境信息记录载体。近年来,萝卜螺属的生境及其壳体的稳定碳氧同位素和元素已经逐步被用于了解青藏高原及其他地区的古水文、古水化学和古气候的信息。然而,在萝卜螺属壳体如何记录其宿生水体的古水文、古水化学等信息,以及如何基于萝卜螺属壳体化石重建古环境等方面,仍有许多科学问题有待探索。本文在前人研究的基础上,侧重在作为环境信息载体的萝卜螺属的分类体系、生境研究及其应用和壳体指标(δ¹³C_shell,δ¹⁸O_shell,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr,Sr/Ca和Mg/Ca)特征及其在环境重建中的应用等方面进行总结和展望。     

基于氢氧同位素和水化学的祁连山老虎沟冰川区径流过程分析

基于2012-2013年两个消融期在祁连山老虎沟冰川区连续2 a采集的冰川融水径流、雪冰以及降水样品,分析探讨了冰川区水体介质中氢氧同位素和水化学要素(主要化学离子、pH值、TDS和电导率等)在消融期的变化过程及特征。结果表明:祁连山老虎沟雪冰融水中的氢氧同位素值(δD和δ¹⁸O)表现出明显的消融期随月份波动,先升高再降低的趋势,在7月份表现出高值,反映了冰川消融强弱程度的变化过程。冰川径流中同位素含量与冰雪融水接近,且处于当地降水线上,其主要来自冰雪融水和降雨补给。老虎沟冰川融水径流水化学主要表现为Ca-Na-HCO₃-SO₄和Ca-Mg-HCO₃-SO₄型,其组成特征也表现出随消融过程而变化。对氢氧同位素和化学要素组成在消融期(6~9月)随时间的变化过程进行了分析,表明结合冰川区氢氧同位素和化学要素(包括化学离子、TDS、pH值和电导率等)的组成可以区分雪坑和新雪、河水的组分变化,可以反映冰川融水径流在消融期的变化过程。     

苦海沉积物有机质反映的过去840年来青藏高原东部环境变化

青藏高原对全球气候变暖响应敏感,研究青藏高原近千年来环境演化过程、规律与驱动机制对预测其未来气候可能发生的变化有重要参照意义.通过位于青藏高原东部的苦海沉积物总有机质相关指标[总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总有机碳与总氮比值(TOC/TN)和总有机碳同位素(δ13Corg)]的研究重建了该区域过去840年来的环境演...     

河北坝上地区湖泊沉积物记录的中全新世干旱气候

根据位于典型草原带的河北坝上地区白诺尔及毗邻的内蒙古乌兰诺尔湖泊沉积物的K、Na、Ca、Mg等化学元素组成、总有机碳(TOC)与氧同位素(δ¹⁸O)的分析,以(K+Na+Ca+Mg)/(Fe+Mn)值指示干旱度,1δ8O值指示夏季风的强弱,TOC值指示湖区植被状况,探讨了该地区¹⁴C测年9.8~5.3 ka B.P.以来的气候变化与环境变迁。结果表明:两个剖面所记录的气候变化趋势相近,¹⁴C测年7.0~5.7 ka B.P.为偏干期。反映夏季风强弱的氧同位素指标与干旱程度的变化没有明显的对应关系,说明夏季风引起的降水量变化不是气候干湿变化的主要影响因子,温度升高导致的蒸发加强可能对气候干旱化的影响更加明显。     

北极新奥尔松地区湖泊沉积物色素含量变化及环境意义

大量的古气候资料和现代器测数据表明,最近100年来北极气候经历了明显的变暖过程,这必然会对脆弱的极地湖泊生态系统产生影响。以北极新奥尔松地区的湖泊沉积柱样为研究对象,对其中4种色素(叶绿素及其衍生物CD、总胡萝卜素TC、蓝藻叶黄素Myx和颤藻黄素Osc)进行了分析,结合其他物化指标如碳酸钙含量、TOC等,从历史演化的角度重点探讨了新奥尔松地区最近100年以来湖泊初级生产力演化过程。结果表明,在相对寒冷的小冰期,气候对湖泊中藻类的生长不利,湖泊生产力下降,沉积物中色素含量出现低值,生物硅含量降低;表层5cm(对应约1890AD)沉积物中有机质含量显著升高,各色素含量均明显增加,表明小冰期后气温上升,导致湖泊藻类生长迅速,湖泊生产力大大提高,但此时生物硅仍保持在相对较低的水平,这可能与其他藻类的竞争生长有关。最近100年,沉积物中Osc/Myx比值不断降低,表明该湖泊中蓝藻含量不断上升,暗示北极地区人类活动的增强可能导致湖泊营养水平增加。     

中国湖泊柱样沉积物中239+240Pu的来源与分布特征

针对当前中国湖泊柱样沉积物中^239+240Pu的研究现状,对中国湖泊^239+240Pu的来源、^239+240Pu最大蓄积峰的年代以及^239+240Pu在湖泊沉积物中的迁移行为进行了研究总结。结果表明：中国湖泊^239+240Pu的主要来源于全球大气核试验沉降,湖泊沉积柱样中表层沉积物²⁴⁰Pu/²³⁹Pu均值为0.177±0.019;柱样²⁴⁰Pu/²³⁹Pu均值为0.177±0.008;柱样^239+240Pu的沉积通量范围在7.45~240.6 MBq/km²之间,因湖泊所处沉积环境及纬度的差异而变化。湖泊柱样剖面中的^239+240Pu的分布多呈单峰分布,湖泊沉积物中^239+240Pu的最大蓄积峰位置改变可以忽略不计,^239+240Pu最大蓄积峰具有时标价值。     

西藏山南地区沉错湖泊与径流水化学特征及主控因素初探

选取枪勇冰川径流-卡鲁雄曲（河）-沉错（湖）为研究区域,开展高原湖泊及其补给河流与冰川径流的水化学特征研究,并探讨影响主离子组成的主控因素。结果表明：夏季湖水主要离子呈均匀混合状态,pH值、电导率、TDS及优势阴阳离子在整个湖泊空间上变化不显著;总体上,从上游冰川融水径流、河水至下游湖泊,离子浓度呈现上升趋势;融水径流及河水的水化学类型主要受岩石风化作用控制,表现为SO₄^2--Ca²⁺-Mg²⁺类型;沉错湖水的水化学类型主要受蒸发结晶作用控制,表现为SO₄^2--Na⁺-Ca²⁺类型,在蒸发作用下Ca²⁺逐渐沉淀析出,Na⁺浓度不断升高而成为绝对优势阳离子。     

河蚬壳体与水体的无机碳同位素关系

河流溶解无机碳对于评价区域水环境的碳循环具有重要意义,若能获得古水体DIC的地球化学特征,则可以为重建过去环境变化提供大量基础数据,因此寻找δ¹³C_DIC替代指标十分迫切。对花溪河淡水双壳类河蚬进行了室内养殖研究,结果表明：河蚬壳体碳同位素与生长期间水体δ¹³C_DIC存在显著正相关关系,δ¹³C_DIC是影响δ¹³C_shell的重要因素,壳体记录了其形成时期水体的信息,δ¹³C_shell可以用作δ¹³C_DIC定性的替代指标来区分具有不同δ¹³C_DIC值的水环境。由于新陈代谢作用的影响,利用δ¹³C_shell重建的δ¹³C_DIC值与真实的δ¹³C_DIC值相比,平均偏负约2.00‰,且这种差异随着河蚬年龄的增大而增大,因此δ¹³C_shell不能够直接用来定量提取水体δ¹³C_DIC。     

2003-2009 年中亚地区湖泊水位变化的时空特征

利用ICESat/GLAS 卫星测高数据产品获取2003-2009 年间中亚地区24 个典型湖泊的水位信息,分析该地区湖泊水位变化的时间过程和空间特征,并结合流域内气象观测数据和冰川、水坝分布图,分析不同类型湖泊的水位变化对气候变化与人类活动的响应。结果表明,湖泊水位变化与湖泊所在流域的年均降水量的变化呈显著的正相关;冰川融水对高山封闭湖泊的变化具有重要作用,其中在青藏高原北部、帕米尔高原和天山中部有大量冰川分布的流域,湖泊水位变化与湖泊补给系数呈正相关,水位主要表现为升高或稳定的状态;而在天山和阿尔泰山高地区无冰川补给的流域,水位随湖泊补给系数的增大而呈现负变化。水利枢纽或拦水坝为人类活动对湖泊的直接影响因子,其空间分布与近年来外流湖和平原尾闾湖的水位变化有关。拦水建坝的外流湖和尾闾湖的水位下降明显,而未建拦水坝或水利枢纽的外流湖水位相对稳定,进一步印证了近年来中亚水资源过度开发造成湖泊水位下降的事实。     

西江水体有机碳含量变化及悬浮物碳同位素的意义

以西江马口断面水体为研究对象,讨论其有机碳含量、悬浮物同位素组成(δ¹³C、Δ¹⁴C)与环境之间的关系。西江马口断面有机碳含量呈现季节性变化,其中颗粒有机碳(POC)含量范围介于0.13~4.98mg/L之间,溶解有机碳(DOC)含量范围介于0.98~4.17mg/L之间,DOC/POC比值为1.34,远低于世界多数河流之比值。近年来马口断面悬浮物POCδ¹³C的变化范围介于-21.3‰~-26.1‰之间,随时间出现整体性漂移现象,表明流域生态环境整体改善。POCΔ¹⁴C变化范围介于-132‰~-425‰之间,与取样期间的流域降水过程及土壤的侵蚀相关。     

天山南坡科其喀尔冰川作用区CO2通量观测研究

冰川融水径流的发育和形成过程中,存在大量水化学侵蚀,尤其是K/Na长石及碳酸盐的水解作用,可能消耗水体中H⁺,促使大气CO₂溶于水形成重碳酸盐,影响区域碳循环。2015年7月21日-2017年7月18日选取相对平坦开阔的西天山科其喀尔冰川表碛物覆盖区,利用涡度相关法进行CO₂通量监测。结果表明：大气CO₂通量介于-17.99~3.59 g·m^-2·d^-1之间,平均值为-2.58 g·m^-2·d^-1,说明研究区是一个显著的碳汇。净冰川区系统CO₂交换量主要受大气CO₂通量支配,但日内变化显著,白天因冰雪消融导致大气CO₂沉降于融水中促进区域水化学侵蚀,而夜间因太阳辐射减少,冰雪消融减弱甚至停止,抑制了区域CO₂沉降,甚至再生冰的形成引起溶解于液态水中的CO₂释放。净冰川区系统CO₂交换量与气温呈显著的负相关关系,即气温升高,大气CO₂沉降量增加;当降水量小于8.8 mm时,交换量随降水量变化不显著,而降水量大于8.8 mm时,CO₂沉降量随降水量增加而减少。净冰川区系统CO₂交换量随日径流量的变率遵循：积雪消融期 > 积雪积累期 > 冰川消融前期 > 冰川消融后期 > 冰川消融峰期,意味着积雪消融存在时,系统CO₂交换量随日径流量变率较大,可能是因积雪本身的阻尼作用或积雪期水文通道不发育,积雪融水较冰川冰融水汇集相对较慢,为可溶性物质化学反应提供充分时间,增强了CO₂沉降。     

滇池流域宝象河水库沉积物中有机碳的来源

通过对滇池流域宝象河水库沉积物TOC、TN、C/N、δ13C及粒度等指标的测定,分析了沉积物中有机碳的主要来源及其变化趋势。结果表明:水体中不同位置沉积物有机碳来源并不相同,距三岔河入库河口相对较近的沉积柱芯A中C/N比值介于2.93~11.73,δ13C值介于-23.66‰~-21.78‰,有机碳主要来源于水生生物,陆源输入贡献较小,有机碳含量受粒径大小影响显著;距三岔河入库河口相对较远的沉积柱芯B中,其TOC和TN含量较高,分别介于14.62~24.93 g?kg-1和2.11~3.3 g?kg-1,δ13C值变化范围为-28.36‰~-26.36‰,粒度以黏土和细粉砂为主,有机碳主要来源于水库周边陆源输入,受人类活动影响强烈。     

近40 年可可西里地区湖泊时空变化特征

以可可西里地区1970s 地形图和1990s、2000-2011 年Landsat TM/ETM+遥感影像为基础,通过数字化和影像解译获取研究区83 个面积大于10 km²湖泊变化数据,并对湖泊变化成因进行了分析。研究结果表明:1) 1970s 初期至2011 年,可可西里地区湖泊经历了“先萎缩后扩张”的变化过程,其中1970s-1990s 期间湖泊面积普遍减小,1990s-2000 年湖泊出现扩张,并在2000 年恢复到1970s 湖泊规模,2000 年之后湖泊面积急剧增大。2) 2000-2011 年间,可可西里地区不同规模等级湖泊整体呈扩张趋势,但表现出一定的区域差异性。面积呈增加趋势的湖泊数量最多,亦分布最广,一些湖泊由于扩张迅速出现湖泊合并或湖水外泄情况;面积呈减少趋势或波动起伏的湖泊数量较少,零散分布在研究区中部和南部,湖泊动态变化与其自身补给条件或与下游湖泊(河道) 存在水力联系有关。3) 在研究时段内,降水增多、蒸发减少是可可西里地区湖泊扩大的主要原因,而气候变暖引起的冰川融水增加、冻土水分释放是次要原因。     

高海拔干旱区湖泊沉积物多指标记录的环境变化研究——以阿克赛钦湖为例

青藏高原西北部湖泊沉积物记录了丰富的区域气候环境变化信息,对于揭示青藏高原西风-季风环流系统变化及其相互作用过程具有重要意义.通过对青藏高原西北部高海拔干旱区典型湖泊阿克赛钦湖沉积岩芯粒度、总无机碳(Total inorganic carbon,TIC)、总有机碳(Total organic carbon,TOC)、总...