巴丹吉林沙漠降水稳定同位素特征与水汽再循环

了解沙漠降水稳定同位素特征,有助于研究干旱区水循环过程.根据2015-2016年取自巴丹吉林沙漠4个站点的降水样品,分析了δ2H、δ18O的时空分布特征及影响因素;借助后向气团轨迹模型分析了降水水汽来源;采用氘盈余模型计算了水汽再循环比.结果显示,降水δ2H、δ18O均表现出季节效应,夏高冬低;沙漠腹地较外围山区δ2H...     

近60年间巴丹吉林沙漠气温和降水变化及其对湖泊的影响

以巴丹吉林沙漠周围的4个国家气象站1960-2017年的长序列和腹地自建的10个气象站2016-2018年的短序列气象数据为支撑, 运用一元线性回归模型、Mann-Kendall检验等方法, 系统分析沙漠周边及腹地气温和降水量的时空变化特征; 结合项目组及前人对湖泊动态的研究成果, 分析其变化特征, 初步探讨了巴丹吉林沙漠湖泊变化与气候要素的响应关系。研究表明: 巴丹吉林沙漠周边年均气温均呈上升趋势, 且由南向北升温速率增大, 其中阿拉善右旗以0.74℃/10a的速率显著上升; 降水量变化趋势不显著; 总体而言, 近50a来沙漠东南缘气候呈暖湿化、西北缘气候呈暖干化趋势。巴丹吉林沙漠周边年降水量、气温均在20世纪70-80年代出现突变, 降水量突变不明显, 气温突变显著, 气候自此向暖干化趋势发展; 沙漠周边与沙漠区月际气候特征基本一致, 均具有水热同期, 夏季高温多雨, 冬季寒冷干燥的特点, 但沙漠区雨季较沙漠边缘区短, 雨期较边缘区提前。沙漠区湖泊多年来呈不同程度萎缩趋势, 湖泊群加速萎缩受当地气候暖干化突变控制; 湖泊年度水位、水量峰值与降水量峰值不一致, 表明降水量变化不是湖泊变化的主控因素。     

降水资料分析计算方法初探

在观测降水量时,使用自记雨量计可观测到各次降水的过程.但是,由于仪器老化和超期使用,经常涉及到虹吸故障.探讨了对于出现虹吸故障时资料的分析计算方法.     

北半球雪盖与我国夏季降水的相关分析

本用１９６７－１９８３年北半球卫星雪盖资料，对北半球北美、欧亚和青藏高原三个区域雪盖与我国东部地区夏季降水进行了相关分析。分析表明，三个区域夏季雪盖与夏季降水，以欧亚雪盖与降水的相关性最好，与青茂高原的雪盖相关性最小；北美冬、夏季雪盖与降水相关分布有着某种相反的分布，而青藏高原冬、夏季积雪与降水相关分布却有着某种相似的分布。     

巴丹吉林沙漠地区水样碱度特征的初步研究

巴丹吉林沙漠位于内蒙古阿拉善高原的西部,面积4.92×10⁴km²,是我国第三大沙漠（图1）。其位于全球西风环流的中部、东南季风的北缘,区内以极端干旱的大陆性气候为特征,多年平均降雨量由东南向西北减少,东南部为120mm左右,西北部还不足40mm。地势总的变化规律也是南高北低,东高西低。与世界上其他大沙漠明显不同的是,巴丹吉林沙漠中不仅广布高大的沙丘,而且存在大量永久性的湖泊。目前已经有很多国内外学者针对这些湖泊的水化学特征及其演化做过一些研究^[1～5],但是对于该研究区的地表水和地下水的碱度特征并未有过研究报道。而水的碱度作为水质的主要标志之一,是指水中所含能与强酸定量作用的物质总量。     

青藏高原积雪与西北春季降水的相关特征

应用青藏高原４９个点的积雪观测资料和西北地区８５个台站３－５月降水资料,分析了两者之间的相关关系,结果表明,高原积雪与西北春季降水存在弱的相关关系,高原积雪存在２个主要的变化敏感区,２个敏感区积雪的变化与西北春季降水的６个敏感区有着不同的关系,高原南部积雪多,西北春季降水少,高原积雪对西北春季降水的影响是一个相对较慢的过程,交叉谱分析表明,高原积雪与西北春季降水有较高的凝聚,最大落后尺度０．０２－     

关于巴丹吉林沙漠湖泊形成机制的初步看法

巴丹吉林沙漠以湖泊众多和沙山高大而闻名于世.到目前为止, 关于湖泊和沙山的成因问题尚存在不同的观点.实际上, 巴丹吉林沙漠湖泊和沙山的形成与该地区地下水的循环交替问题直接相关.参照前人研究成果, 结合开展的巴丹吉林沙漠水文地质调查, 探讨了湖泊和沙山的形成问题, 初步认为巴丹吉林沙漠湖泊主要接受来自东部雅布赖山区区域地下水侧向补给和沙山地下水补给而形成; 高大沙山的形成与降水和地下水关系密切; 高大沙山与湖泊的形成和共存关系是先有沙山, 而后才形成湖泊, 沙山是形成巴丹吉林沙漠湖泊的必备条件.      

基于TRMM降水数据的山区降水垂直分布特征

选择天山和祁连山区为典型区,利用台站降水数据验证以上两区多卫星降水数据(TRMM)精度的基础上,借助TRMM数据分析了所选山区年降水梯度效应,并探讨了天山及祁连山最大降水高度带.结果表明,多卫星降水数据在天山和祁连山区精度较高,天山及祁连山年降水量都明显受到海拔影响,降水随海拔升高而增加,但天山降水与海拔正相关关系最好,南、北和西坡相关系数分别为0.90、0.81和0.58,多年平均降水直减率分别为11.0mm/100 m、6.3 mm/100 m、7.4 mm/100 m,最大降水高度带则分别位于海拔2 200~3 500 m和3 200~3 700 m和3 000m左右;祁连山东、中、西段降水随海拔有增加趋势,但降水梯度效应在祁连山东段明显高于祁连山中西段地区,梯度效应由东向西呈现递减趋势,其最大降水带主要分布在东段4 000~4 500 m的高山带.     

青藏高原唐古拉山北坡夏季风降水特征的初步分析

利用ＧＡＭＥ－Ｔｉｂｅｔ加强观测期间（１９９８年５￣９月）Ｄ１０５站的降水资料,初步分析了青藏高原唐古拉山北坡夏季风降水的特征。表明从６月７日到９月１８日,这１０４ｄ中有８１ｄ产生降水,总结水量为２７９．２ｍｍ,每天平均降水量达３．４５ｍｍ。可以认为６月７日左右为唐古拉山北坡Ｄ１０５站处夏季风爆发日。８月份降水量最大。为１２１．６ｍｍ,占观测期间总降水量的４３．６％。在夏季风期间,季风降水存在着明     

祁连山区能量场特征与降水分布的关系分析

采用祁连山地形云野外观测的资料,分西南气流移动、西南气流阻塞、西北和平直西风气流型,用三维插值方法分型计算湿静力总温度Tσ场和总降水场,分析了不同的大尺度流型下冷龙岭西段降水分布与能量场特征的关系.对比山脉南北坡与山外同高度Tσ的日变化,发现山坡Tσ全天高于山外,山脉呈高能岛其外围有能量锋,不同流型下南北坡能量锋强度和...     

巴丹吉林沙漠高大沙山粒度组成及其意义

选取巴丹吉林沙漠东南部全球高差最大(约420m)的诺尔图湖东大沙山和较高的苏木巴润吉林湖西大沙山(高差约400m),对其迎风坡沉积物进行系统采样分析,讨论了高大沙山迎风坡沉积物粒度成分特点、变化规律、原因及其活动性.结果表明,全球高差最大的诺尔图东沙山和苏木巴润吉林湖西沙山迎风坡沉积物具有双层结构,表层沉积物的粒度组成...     

再论巴丹吉林沙漠湖泊水的补给来源、补给模式与高大沙山的形成机理

依据已有研究成果和最新调查资料, 在综述沙漠湖泊与高大沙山研究进展及存在问题的基础上, 深入探讨了巴丹吉林沙漠湖泊水的补给来源、补给模式及高大沙山的形成机理. 结果认为, 沙漠湖泊水和地下水的补给来源不是当地降水和周边雅布赖山-北大山的降水形成的地表洪水, 而是南部青藏高原(包括祁连山)现代大气降水、冰雪融水、高原湖水的远源补给. 补给模式为高原富含CO₂气体和CaCO₃的入渗水, 通过深大导水断裂通道形成的区域地下水流循环系统, 源源不断地自南向北运移到沙漠地带, 地下水在通过沙漠湖泊区弧形"叠瓦状"垂向导水构造断裂向上越流过程中被广泛分布的岩浆岩加热, 沿断层溢出地表形成湖泊群, 同时导致水中CO₂的释放和CaCO₃的沉积, 形成钙华体. 高大沙山的形成机理是深层地下热水向上越流补给了沙漠覆盖区, 在承压水头以下形成鼓丘状的沙漠地下水, 承压水头以上, 水蒸汽继续向上运移并被凝结在沙粒表面, 未被吸附凝结的热水蒸汽继续向上运移并被吸附在新沉积的沙粒表面, 形成湿砂层并接受更新的沙粒沉积, 如此反复循环, 则沙丘高度不断增加, 逐步形成高大的固定沙山.     

同位素指示的巴丹吉林沙漠南缘地下水补给来源

通过恢复巴丹吉林沙漠及其周边地区大气降水氚值，并结合区域稳定同位素组合特征，揭示了区域地下水氚年龄的多解性与地下水稳定同位素的温度效应。恢复的1963年核试验期氚高峰值达到2 100 TU，进入90年代平均为60 TU。1960年以来降水补给的地下水氚值都应大于15 TU，而1963年的高峰氚衰变至今应在200 TU左右。地下水实测氚值较低，表明由现代少量降水补给的地下水与大量的古水进行了混合。影响降水中δ18O和δ2H分布的主要影响因子是月平均空气温度，对δ18O与δ2H的影响权重分别占到59.9%和57.0%。巴丹吉林沙漠及其周边地区地下水较低的稳定同位素组成表明，其补给主要是晚更新世较冷环境下形成的，来源于东南部的雅布赖山区，部分浅层地下水接受现代降水与河流的补给。      

巴丹吉林沙漠季节冻土特征

通过巴丹吉林沙漠腹地连续的地温观测和2014年1月的专题考察,发现巴丹吉林沙漠属于季节冻土区,年冻结时间长达4个月.沙漠内部的局地地形和湖泊分布是影响季节冻土分布差异的重要因素.迎风坡和背风坡冻土冻结深度显著大于丘间地冻结深度,湖泊的存在使湖泊周边地区最大冻结深度显著变浅.通过沙漠及其周边地区地温、气温、地气温差的分析,结合我们在巴丹吉林沙漠外围发现的末次冰期砂楔群,表明我国北方沙漠在末次冰期属于不连续的多年冻土区.     

Groundwater and lake evolution in the Badain Jaran Desert ecosystem, Inner Mongolia

The amount and timing of aquifer recharge and the evolution of lakes and groundwater in the south-eastern Badain Jaran desert of Inner Mongolia, with high megadunes, has been investigated using stable isotopes and hydrochemistry. Unsaturated zone moisture profiles down to 22 m have recorded recharge over 1185 years. Small but finite amounts of recharge are recorded with mean recharge rates of 0.95-1.33 mm year^?1, determined using a chloride mass balance technique. The unsaturated profile also acts as a unique archive of hydrological and climate change. Before 1300, it was relatively dry but distinct wet periods may be recognised during 1340-1450, 1500-1610 and 1710-1820. Since the mid 1800s, the climate shows a trend towards greater aridity. The interdune lakes are generally fresh but locally, hypersaline lakes are found in juxtaposition. This implies that in general, the lakes have low residence times and flow back into the dune system, but sedimentary obstruction locally prevents outflow and extreme evaporation occurs. The stable isotope records show that the lakes are fed by palaeowaters which on the basis of other proxy data must predate the Last Glacial Maximum. Their recharge source is problematic but most likely this derives from a diminishing water table extending some 30 m south to the Yabulai Mountains.     

The Role of Groundwater in the Salt Lakes in the Badain Jaran Desert,China

正The Badain Jaran Desert is the second largest desert in China with tallest sand dunes on the earth.In contrast to the extremely dry climate,there are about 100 lakes spreading regularly over the depressions among high     

内蒙巴丹吉林沙漠成因的粒度分析和热发光测年新证据

巴丹吉林沙漠位于中国内蒙古自治区的西部,是中国第三大沙漠。过去通常认为该沙漠中沙丘的可能沙源来自附近的各种沉积物和岩石,包括弱水河扇的沉积物,弱固结的二叠纪页岩、白垩纪砂岩和砾岩以及戈壁阿尔泰的古老岩石。根据对风成砂的粒度观测,有证据表明在沙漠内部的风成砂沉积朝东南方向具有较弱的但又确实的变细趋势。这与沙丘横脊线的SW-NE向排列以及坡面的南东指向是一致的。因此,可以认为西北部的弱水河冲积扇是巴丹吉林沙漠风成砂的最可能的沙源。在西北部风成床沙覆盖了较老弱水河扇起源的冲积物。这种沉积物的热发光测年范围在190～100 ka BP之间。由于测量中对沉积物漂白可能不完全以及对其中平均古水含量估算均存在不确定性,同时由于对沙漠该地区风成作用开始之前堆积的沉积物进行了测年,这一数据范围代表了最大的年龄。另外三个风成砂测年结果分别接近133.66和22 ka,代表有关巴丹吉林沙漠西北部风成作用开始的最小年龄。沙漠的沙丘高度平均为200～300m,但在东南部偶尔可达450m。一些学者曾提出风成床沙覆盖了一个陡峭岛山突起的假说,来解释这些异常的空间。本次研究发现,在研究区之下是一个产状水平的白垩纪扇砾岩和砂岩的台地,可以断定在沙漠东南部呈现台地地貌,但进一步向北该台地明显延伸到这些沙丘之下。因此现在可以认为巴丹吉林沙漠中高的沙丘是不同区域气候和地貌因素相互作用的结果,而不是覆盖一个陡峭的岛山突起。对弱水河冲积扇作为巴丹吉林沙漠的主要源区的证实强调区域环境的重要性。在全新世,沿河流的绿洲植被在某种程度上阻碍了冲积扇提供沙源。现在,河西走廊的农业用水量极大地危及沿河森林,因此沿着作为天然拦沙阱的弱水河,维持足够的河水流量来保护区域性密集的沙丘植被,一定会避免具有重大威胁的沙的活动性增加。     

应用音频大地电磁法探测内蒙古巴丹吉林高大沙山结构及成因

巴丹吉林沙漠拥有世界罕见的高大沙山群。为了解巴丹吉林高大沙山结构与成因,应用音频大地电磁法进行测量,利用非线性共轭梯度法二维反演得到了沙山的横截电性剖面。沙山电性剖面深部呈现明显的低阻,而沙山中部存在一定规模高阻区域。判断巴丹吉林沙漠众多高大沙山群的形成是由其稳定的西北风作用、源源不断的地下水补给机制和特殊的地层环境共同作用的结果。地下水由于蒸腾作用上升遇到古老沙丘的钙质层阻挡,由背风坡底部蒸发出来。水蒸气凝结在顶部滚落的沙子表面,使其抗风蚀能力增强,起到固沙作用;随着时间推移,沙山越来越大,形成高大沙山。     

巴丹吉林沙漠石英δ18O值及其物源意义

巴丹吉林沙漠是世界上沙丘最高大的沙漠,其沙源研究对认识沙漠形成、高大沙山发育和防沙治沙工程有重要意义。石英是沙漠沉积物中常见的矿物,其氧同位素值可示踪物源。采集沙漠西北部、东部、东南部高大沙山、丘间低地与湖泊以及雅布赖山前的表层沉积物,测定了样品不同粒级的石英δ18O值。结果表明:①石英δ18O值随粒级减小有增大趋势,同一样品不同粒级石英δ18O值存在较大差异,相同粒级石英δ18O值也有变化。②石英δ18O值介于9.4‰~19.3‰,均值为13.3‰（n=55）;其中沙丘沙的石英δ18O值介于9.5‰~16.6‰,均值为12.9 ‰（n=39）;湖相沉积物的石英δ18O值介于9.4‰~19.3‰,均值为14.2‰（n=16）。③区域内,<16 μm粒级的石英δ18O值与16~64 μm、125~154 μm、200~250 μm、> 300 μm粒级的石英δ18O值都存在显著差异,但200~250 μm与 > 300 μm粒级的石英δ18O值没有显著差异;经区域对比,巴丹吉林沙漠 < 16 μm粒级的石英δ18O值与柴达木盆地沙漠、蒙古戈壁风成沉积物 < 16 μm石英δ18O值无显著差异,但巴丹吉林沙漠16~64 μm粒级的石英δ18O值与蒙古戈壁风成沉积物16~64 μm石英δ18O值存在显著差异;这似乎暗示研究区的细颗粒物质可能是远源的。巴丹吉林沙漠沉积物的石英δ18O值位于火成岩石英、砂岩和变质岩石英δ18O值分布阈值内,受区域地质条件、物源混合、粒级效应等因素的影响,砂粒级的石英δ18O值所指示的母岩成份特征与祁连山区岩石的岩性有较好吻合。