1972-2009年念青唐古拉山西段冰湖分布及其变化特征

冰湖是研究气候变化的重要指标之一,了解冰湖分布和变化的特征,对认识冰川与气候之间关系和冰湖溃决灾害评估有着重要意义。运用遥感资料监测念青唐古拉山西段近40a来的冰湖分布及其变化,并结合DEM研究冰湖垂直分布的变化,探讨影响冰湖分布和变化的可能因素。研究结果表明:(1)研究区冰湖数量和面积近年来都呈迅速增加趋势,冰湖增加150个,冰湖面积增加4.384km2。气温升高、冰川融水增加是冰湖增多和面积增大的主要原因;(2)冰湖垂直分布变化明显,新增冰湖个数峰值位于海拔5 500～5 700m,占新增冰湖总数的61%;新增冰湖面积峰值在海拔5 400～5 700m,占新增湖总面积的44%;冰湖面积在大部分海拔高度上均呈扩张态势;(3)海拔高于5 400m的区域,1991-2009年新增的冰湖数量远多于1972-1991年。冰湖在高海拔区分布的变化对念青唐古拉山区冰川消融以及气候垂直变化具有一定的指示作用。     

敦煌盆地地下水水化学特征及水质评价

通过对敦煌盆地38个地下水样品的采集和测试,运用描述性统计法和因子分析法对地下水的化学特征及其成因进行了分析。在此基础上,利用美国农业部(USDA)评价方法和Wilcox图解法对地下水质进行了评价。研究结果表明:敦煌盆地浅层地下水中主要阳离子为Ca2+、Na+、Mg2+,主要阴离子从补给区→径流区→排泄区由HCO₃-→SO₄2-→Cl-转换;深层地下水中阳离子以Na+、Mg2+为主,阴离子主要为Cl- 、SO₄ 2-、HCO₃-,且三者含量较为接近;影响盆地内地下水化学特征的主要因素为蒸发浓缩作用和矿物的溶解作用;水质评价结果显示,可作为农作物灌溉用水的水样约占总水样的26.3%,分布在党河洪积扇扇顶补给区、扇中与扇缘径流区和盆地东南部细土平原径流区。      

地表水与地下水相互作用的温度示踪与模拟研究进展

刻画地表水与地下水的相互作用过程及精确计算二者的交换量始终是个挑战,而新兴的温度示踪方法对于这方面的研究具有独特优势。重点介绍了地表水与地下水相互作用的温度示踪方法原理、应用及相关模拟的研究进展。温度示踪方法的数据获取成本低且温度适宜密集与连续监测,可对地表水与地下水相互作用过程进行精细刻画;在进行地表水与地下水相互作用的水-热耦合模拟时,温度数据可用于进一步校正模型,降低模型的不确定性,以提高交换量的计算精度。监测河水温度和河床沉积物内的水温,运用温度示踪方法研究河水与地下水的相互作用过程,并将水流及热运移数值模型相耦合,利用多源数据进行模型校正,可精细刻画地表水与地下水的交换量、相互作用带内的水流途径、流速及其变化趋势和控制因素,为地表水与地下水相互作用研究提供新的模型与方法。     

多年冻土区河流溶解性有机碳输出的研究进展

多年冻土区河流中溶解性有机碳（DOC）的输出对全球碳循环有着重要贡献，是全球气候变化研究的热点。当前研究主要集中在2个方面:多年冻土区河流DOC输出的时空特征及其影响因素；多年冻土区河流DOC输出对气候变暖和冻土退化的响应。研究表明，河流中DOC的浓度、通量、化学组分等主要受流域内水的流动路径、滞留时间及路径上潜在DOC源的特征控制，而多年冻土的分布及其季节性融冻循环对上述因素有显著影响，进而控制多年冻土区河流DOC的输出规律。气候变暖可从3个方面对多年冻土区河流DOC输出产生影响:①造成多年冻土退化，使地下水的流动路径变深和滞留时间增长，导致河流的DOC输出量降低；②使多年冻土中储存的老有机碳释放，导致河流的DOC输出量增高；③改善深部土壤的通气和温度条件，促进土壤微生物活性，进而影响河流DOC的输出量和化学特征。今后，有3个方面的研究需要加强:①中、低纬度高海拔冻土区河流DOC的输出规律及其与流域水文过程的关系；②小型源头河流DOC输出的对比与控制性试验；③冻土区地下水流过程的精细刻画和潜在有机碳源的直接探测。      

干旱区植物水分来源的D、18O同位素示踪研究进展

在干旱、半干旱地区,水是生态系统的主要限制因子,对植物水源的研究有助于指导干旱、半干旱地区的生态建设.在水分被根系吸收和从根系向叶片输送的过程中,其δ(D)、δ(18O)值一般不会发生变化.因此,水中天然δ(D)、δ(18O)值的分析为确定植物的水分来源提供了一种有效的途径:只要各潜在水源的稳定同位素组成具有显著差异,就可通过植物体内水的δ(D)、δ(18O)值和各潜在水源δ(D)、δ(18O)值的对比,定量确定植物对这些水源的吸收情况.但是,由于各潜在水源的不确定性和蒸发富集等因素的影响,该技术还存在一些不足.另外,隐性降水是干旱环境下植物的重要水源,但目前尚未开展隐性降水对植物补给作用的定量评价.利用稳定同位素技术定量评价干旱区植物隐性水源将是今后重要的研究方向.     

祁连山黑河源区八一冰川-黄藏寺段河水水文地球化学特征

黑河源区河水水文地球化学特征的研究有助于了解黑河源区河水沿流域水质变化概况,对黑河源区生态环境的保护具有积极意义。以黑河源区干流为研究对象,对河水进行取样检测,结果显示：河水化学组成以K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺和Cl^-、NO₃^-、HCO₃^-、SO₄^2-为主。通过聚类分析、舒卡列夫分类和Piper三线图分析发现主要离子中,阳离子主要来源于石灰岩风化产物,SO₄^2-主要来源于蒸发岩矿物风化产物和人类活动,HCO₃^-主要来源于纯碳酸盐风化产物。通过对重金属污染调查发现,V、Co、Cu、Pb、Cr、Mn和Zn含量较高,矿山开采是重金属污染的主要来源。     

黑河上游高寒山区降雨-径流形成过程的同位素示踪

为揭示中、低纬度高寒山区降雨-径流的形成过程,指导水资源的合理开发利用,选择黑河上游红泥沟小流域为研究区,基于河道径流量及雨水和河水稳定同位素的观测数据,构建二元混合模型,计算了2013年7月23日及8月21日两次典型降雨-径流事件中事件水（降雨）和事件前水（流域前期储水）对河道径流的贡献及其动态变化.结果显示:两次降雨事件中事件前水的贡献比例分别为68.69%和54.46%;事件前水的贡献比例在涨水阶段减小,在退水阶段增大.结合河水电导率的观测结果,进一步分析了降雨-径流的形成过程:河道径流的形成主要受饱和区蓄满产流、河岸带地下径流和山坡地下径流3种产流机制控制;事件水主要源于蓄满产流,事件前水主要源于河岸带和山坡地下径流;事件初期和末期以河岸带地下水补给为主,涨水阶段后期和退水阶段前期转为以蓄满产流和山坡地下水补给为主,洪峰期间蓄满产流的贡献达到最大.两次事件的对比表明,事件前的湿度条件和降雨强度对降雨-径流的形成过程有着重要影响:前期越湿润,流域储水能力越弱,导水能力越强,事件水的贡献越大,河道径流对降雨的响应越迅速;降雨强度越大,蓄满产流及其中的事件水比例越高,河道径流中事件水的比例也越高.      

基于水稳定同位素的地下水型陆地植被识别:研究进展、面临挑战及未来研究展望

地下水型陆地植被具有重要的生态服务功能,但正遭受严重威胁,亟需在水资源管理中予以关注和保护.准确识别地下水型陆地植被是其管理和保护的前提.水稳定同位素方法是识别地下水型陆地植被的唯一直接方法,其中:①直接比较法只能获得植物对地下水利用的定性信息,但目前的应用最为广泛;②同位素混合模型能定量评估植物对地下水的依赖性,近期随贝叶斯模型的引入取得了较大进展.当前,植物对地下水利用的时空异质性增加了基于水稳定同位素的地下水型陆地植被的识别难度,还限制了小尺度上的研究成果向大尺度上的拓展;部分植物以间接方式利用地下水,对地下水型陆地植被的识别造成了困扰;根系吸水过程中的同位素分馏和同一植株内木质部水同位素组成的时空异质性常使植物样品的代表性受到质疑;采集到具有代表性的地下水和土壤样品也是当前面临的一个主要挑战.为应对上述挑战,未来应加强3个方面的研究:①研发植物木质部水同位素组成的原位在线连续观测技术,提升基于水稳定同位素的地下水型陆地植被识别的时空分辨率;②借助控制性的同位素标记实验,精细刻画地下水-土壤-植物体系内同位素体的迁移和分馏过程;③将同位素观测与具有物理学意义的生态水文模型相耦合,提高定量评估的分辨率和降低不确定性,探索解决时空异质性和升尺度难题的途径.     

地质环境问题的地质指标体系框架及其构建方法

面对复杂、多变、脆弱的地质环境和不断加剧的人类工程经济活动,急需建立面向多种地质环境问题的地质指 标体系。针对中国地质环境工作现状,借鉴国际地质指标工作组最新的成果和经验,对地质指标的定义、内涵进行了 修订和拓展,创建了包括调查指标体系（影响指标、状态指标、后果指标）和监测指标体系（压力指标、状态指标、 响应指标）的地质指标体系框架,并建立了从面向单一地质环境问题的地质指标体系的构建思路、实际范例,到面向 一个国家或地区的地质指标体系的构建步骤,为地质指标的创建、完善和应用指明了方向。     

湿地退化的地质指标体系

从湿地退化的原因、表现形式和湿地退化造成的危害3个方面分别提取筛选出影响指标、状态指标和后果指标,构建成完整的湿地退化调查指标体系（CSR模型）。从湿地退化对人类产生的压力、压力状态、人类的应对等方面提取压力指标、状态指标和响应指标,构建成监测指标体系（PSR模型）。综合调查指标体系和监测指标体系得到湿地退化的地质指标体系,对评价湿地生态环境变化具有重要意义,可为湿地管理、湿地恢复和重建提供技术基础。