慕士塔格地区大气水汽氢氧稳定同位素季节内变化特征及影响因素分析

慕士塔格地区位于青藏高原西北部,常年受西风影响。为了更清楚地认识西风水汽来源和局地蒸发过程对区域水循环过程的影响,利用2017年7月26日—2017年11月6日和2018年7月30日—2018年12月10日在慕士塔格西风带环境综合观测研究站的监测数据,分析了地表大气水汽氢氧稳定同位素组成和相关局地气象要素的变化特征及其相关关系。研究发现:慕士塔格地区水汽中δ¹⁸O、d-excess与局地温度和比湿呈现明显的小时变化、日变化和季节变化;水汽δ¹⁸O值与温度的显著正相关关系在不同时间尺度稳定存在;在小时和日尺度上,水汽δ¹⁸O值与比湿呈现对数关系;后向轨迹追踪表明,西风将西伯利亚和北大西洋及慕士塔格周围地区的水汽传输至观测站点;当水汽自地中海和北大西洋长距离传输至慕士塔格时,水汽δ¹⁸O显著降低可达约7‰,d-excess会显著增大;该地区水汽稳定同位素组成的季节变化特征与降水稳定同位素组成的季节变化特征一致。研究内容初步揭示了青藏高原西风传输水汽稳定同位素变化的主要影响因素,可为区域水循环研究提供必要...     

青藏高原北部冰川雪中细菌多样性的研究

通过细菌的分离培养和16S rDNA序列分析的方法,对青藏高原的小冬克玛底冰川、玉珠峰冰川和煤矿冰川雪中的可培养细菌数量和多样件进行了研究.结果表明:小冬克玛底冰川、玉珠峰冰川和煤矿冰川雪中的可培养细菌数量依次为18.54,35.52和58.07 CFU·mL-1.恢复出的细菌具有丰富的多样性,隶属于Bacteroidetes,Actinobacteria,Firmicutes和α,β,γ-Proteobacteria等6个类群.与青藏高原、南北极冰雪中微生物的比较分析发现Agrococcus,Zoogloea和Pedobacter属细菌是玉珠峰冰川和煤矿冰川的特殊微生物类群.     

中国冰川积累与水汽来源补给分析

利用冰川编目数据和NCEP/NCAR再分析资料, 对中国及周边地区水汽通量、中国冰川地理分布情况、大气环流途径和降水分布进行分析, 发现中国冰川水汽来源复杂, 不同地区各季节存在不同的大气环流控制. 这说明不同地理位置的冰川所指示的气候信息是不同的, 大约以30° N和100° E为界, 中国西北部主要受西风环流影响, 冰川发育的水汽主要源于西风环流. 以横断山脉为界, 横断山脉以西, 即30° N以南和100° E以西的区域, 主要受印度季风控制, 冰川发育水汽主要源于印度洋、阿拉伯海和孟加拉湾; 横断山脉以东区域, 受东亚季风控制, 冰川发育水汽主要来源于太平洋和南海; 横断山脉、念青唐古拉和青藏高原东部地区受印度季风和东亚季风共同控制, 冰川发育水汽主要来源于孟加拉湾和南海. 不同地区冰芯积累量的变化与该地区夏季季风环流指数的变化具有较好的一致性.     

青藏高原中部色林错中晚全新世以来古气候变化特征

色林错位于青藏高原中部印度季风和西风环流的过渡地带,同时受西风环流和印度季风系统控制,是研究二者进退变化特征的理想场所。本文利用色林错SL-1钻孔中介形虫Limnocythere inopinata的丰度及其壳体微量元素Mg/Ca和Mn/Ca比值重建了色林错5.3 ka BP以来的古气候环境变化特征。5.3～2.9 ka BP,L.inopinata丰度较小,壳体的低Mg/Ca比值和高Mn/Ca比值表明此阶段气候偏冷湿;2.9～1.8 ka BP,L.inopinata丰度较前一阶段增加,壳体Mg/Ca比值略有增长但仍为低值表明气温虽然有所回升但仍然较低,Mn/Ca比值较前一阶段明显降低,指示湖泊水位下降;1.8 ka BP至今,L.inopinata丰度达到最大,壳体的高Mg/Ca和Mn/Ca比值指示湖泊温度和水位均呈显著的上升趋势。通过与西风区、过渡区以及印度季风区其他湖泊的环境沉积记录对比,本文认为青藏高原中部地区在中全新世晚期主要受西风环流影响,气温较低,西风带来大量水汽使得湖面呈扩张趋势;而到晚全新世西风环流逐渐北撤,色林错受季风影响更大,季风带来的降水和气温升高导致的冰川融...     

不同类型冰川雪中可培养细菌多样性变化及其与环境因子关系研究

通过荧光显微计数和恢复培养,分析了东天山和卓奥友峰冰川区雪的细菌数量及可培养细菌多样性.结果表明:不同地点不同深度雪中微生物数量都与可溶性离子Ca2+、Mg2+和NO3等的浓度显著相关,两种不同类型冰川雪坑中可培养细菌多样性存在明显差异.从卓奥友样品中培养得到高G+C(67%)、低G+C(22%)、α-Proteobacteria(4%)、β-Proteobacteria(4%)、γ-Proteobacteria(1%)和Cytophaga-Flavobacterium-Bacteroides(CFB)(2%)6种不同类群细菌,但从东天山雪样中仅分离得到β-Proteobacteria(48.5%)、α-Proteobacteria(25.5%)、低G+C(25%)和高G+C(1%)4种不同类群细菌.冰雪微生物的数量及种类与环境密切相关.     

青藏高原西部纳木那尼冰芯同位素记录的气候意义初探

纳木那尼冰川是喜马拉雅山西部地区规模较大的冰川之一,也是开展冰芯气候意义研究有重要潜在价值的冰川.但由于纳木那尼冰川位于西风环流和印度季风影响范围的交界带,不同的环流系统所输送的水汽带来不同的降水稳定同位素信号.因此确定纳木那尼冰芯同位素记录的气候意义是开展该地区冰芯气候记录研究的前提条件.2008年在该冰川积累区所钻...     

长白山小天池和长白瀑布水体典型样本的细菌多样性比较

水体中微生物对环境的改变有着敏感的响应。16S rRNA基因克隆文库可以同时反映标本中的细菌种类和各种细菌的相对比例。本研究构建环境样品16S rRNA基因的克隆文库,解析长白山小天池入水口和长白瀑布下水潭两个典型水体样本中的细菌种属多样性特征,并探讨其与水体性质的关系。小天池文库共获得89条16S rRNA基因序列,分别属于10个类群,其中Betaproteobacteria是主要类群(占总数的23.6%)。长白瀑布文库共获得88条序列,分别属于8个类群,以Betaproteobacteria为主要类群(占总数的35.2%)。Bacteroidetes、Betaproteobacteria、Alphaproteobacteria和Gammaproteobacteria是两个样本共有的优势类群,而Deltaproteobacteria、Acidobacteria和Armatimonadetes只在小天池入水口处检出。长白瀑布水潭中的细菌群落多样性明显偏低,种群均匀度指数也较低,但两样本的地理距离极短,认为人类活动可能是导致这种差异的原因。     

青藏高原中部各拉丹冬峰雪冰记录特征

2005年10~11月在青藏高原唐古拉山脉各拉丹冬峰冰川区不同海拔采集了3个雪坑样品,分析结果表明,雪坑中δ¹⁸O和主要离子浓度具有明显的季节变化特征.夏季风期间降水中δ¹⁸O低于其它季节,表明该地区夏季δ¹⁸O的"降水量效应"仍然存在.雪坑中主要离子在非季风期的浓度高于夏季风期.主要离子的相关分析表明,除NH₄⁺、NO₃^-外,雪坑中其它离子浓度之间均存在较好的正相关性.各拉丹冬峰冰川区仍受到南亚季风的影响,但因其位于夏季风影响的边缘区域,其影响程度相对于高原南部较弱;同时也受到大陆性气候的影响,在冬春季节具有较高的粉尘气溶胶沉降.     

慕士塔格冰芯中近百年来细菌数量与气候环境变化的关系

应用流式细胞技术分析了取自青藏高原西部慕士塔格冰川73m冰芯上部56.27m中细菌的数量变化,在1907~2000年的93年中,细菌年平均数在0.66×103ml(1982年)至6.91×103个/ml(1912年)之间变化,平均2.59×103个/ml。细菌数量的变化可分为10个不同的阶段,其中6个高峰期和4个低峰期,分别与氧同位素所反映的高温和低温期有较好的对应。冰芯中细菌数量除温度影响外,还受人类活动和陆源粉尘的影响。慕士塔格冰芯中细菌的数量远低于位于高原中部的各拉丹冬冰芯中细菌的数量,且慕士塔格冰芯中细菌数量受陆源粉尘的影响也小于各拉丹冬冰芯,可能是因为慕士塔格冰芯所处荒漠带植物稀少和土壤中细菌数量少所致,慕士塔格和各拉丹冬冰芯中细菌数量的不同反映了冰芯细菌对所处的不同生态环境的响应。     

青藏高原冬克玛底冰川可培养细菌群落特征研究

冬克玛底冰川作为重要的长江源头之一,近年来主要以冰川气候、地质变化等自然地理方向的研究为主,而对于冬克玛底冰川不同生境中可培养细菌多样性及群落构成的研究还鲜有报道。为了阐明冬克玛底冰川可培养细菌多样性及其与环境因子的相关关系,发掘冰川微生物资源,针对冬克玛底冰川雪、冰和融水3种生境开展了研究。采用传统可培养法分离菌株,16S rRNA基因序列分析方法进行菌株鉴定,统计学方法分析可培养细菌多样性及其影响因素。结果表明,本研究中可培养细菌分属于放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)。其中放线菌门为优势菌门,库克菌属(Kocuria)、微杆菌属(Microbacterium)和马赛菌属(Massilia)为优势菌属。不同生境中的可培养细菌数量、群落结构和多样性均不同,冰样中可培养细菌数量最多、群落结构复杂并且多样性最高。冬克玛底冰川分离的36个菌属中有8个菌属未从其他冰川分离出。冰川不同生境中可培养细菌群落结构差异较大;Cl^-和Ca²⁺     

基于水化学特征的长江源区生态水文学研究进展

气候变暖背景下,冰雪、冻土剧烈消融引起的寒区径流成分改变对流域径流演变规律及水循环机制产生了深刻影响。对长江源区各水体水化学特征及其生态水文学研究进行归纳总结,主要进展包括：长江源区的大气降水的水汽来源主要受西风环流和季风环流的控制。冰雪融水的水化学特征受到消融强度、消融持续时间和新雪融水的影响,同时在冰雪融水、积雪以及冰川融水之间可能存在化学离子的交换。冻土层上水受到降水、冰雪融水、地下冰融水等的混合补给,造成水化学特征变化的随机波动。海拔在4 500 m的地区是冻土层上水水化学特征对研究区离子控制源较为敏感的区域。随着海拔高度的增加,降雨直接补给对河水中化学离子的稀释作用逐渐减弱,同时,海拔从4 500 m到5 000 m的降水对河水中离子浓度的稀释效果最大,而在海拔5 000 m以上河水主要受冰雪融水的补给,降水和消融期的变化对河水水化学的影响很小。研究结果为更系统地认知寒区下垫面变化所引起的水文效应提供科学依据,为流域水资源的合理开发利用提供决策依据。     

中纬度亚洲现代间冰期气候变化的“西风模式”讨论

中纬度亚洲地区存在主要受季风环流影响的东南部湿润地区(简称季风区)和主要受西风环流控制的内陆干旱区(包括青藏高原北部高寒干旱区,简称西风区)。根据对近年来新发表的气候变化记录证据梳理总结,发现西风区在中—晚全新世气候湿润,与亚洲季风在早—中全新世强盛的格局显著不同。过去千年的西风区中世纪暖期干旱,而小冰期相对湿润,与此相对,万象洞石笋氧同位素记录则显示季风降水在中世纪暖期时整体处于高值,在小冰期处于低值段。在近百年,尤其是近50a,西北干旱区湿度增加,而季风影响范围内的西北东部和华北等地变得更干。不仅如此,在分属西风和季风影响区的青藏高原北部和南部,年代际—百年尺度上降水变化也表现出反相位关系。据此我们提出,亚洲中部西风带控制区在现代间冰期从数千年到年代际的各个时间尺度上均存在不同于季风区的湿度(降水)变化模式,称之为现代间冰期气候变化的西风模式。     

中国西部不同类型冰川区积雪及其融水径流中稳定同位素比率的时空变化及其气候效应

为了调查和比较我国海洋型、大陆型和极大陆型冰川覆盖区大气降水、冰川、积雪和融水径流系统内稳定同位素比率的时空分布特征和冰雪相变时的现代同位素分馏过程,在2000—2003年间,按照季节和海拔高度分别对玉龙雪山、慕士塔格峰,念青唐古拉山的桑丹康桑峰以及天山乌鲁木齐河源的1号冰川积雪和冰雪融水径流进行了系统的采样研究.结果表明:在以玉龙雪山为代表的海洋型冰川区,新雪内的1δ8O呈现出显著的时间与空间变化,在冬季表现为“高度效应”,即δ18O值随海拔高度升高和气温降低而降低,反映出冬季风降水的特征;而经过融化的夏季积雪受到“降水量效应”、雪中含水量、蒸发等因素的影响,稳定同位素产生分馏变化“高度效应”空间变化比较复杂,反映出夏季风降水的特征,念青唐古拉山夏季积雪也有相似的特征.在极大陆型冰川分布的慕士塔格山地区和亚大陆型冰川分布的天山乌鲁木齐河源地区,夏季新雪中1δ8O则表现为“高度效应”或者“温度效应”.无论在海洋型冰川或者大陆型冰川分布区,经过融化或正在消融的残余积雪内都有明显的同位素分馏变化,1δ8O值比新雪高.受蒸发作用的影响,冰雪融水在流动过程中,1δ8O随海拔高度的降低、流程和流动时间的增加而增加.由于气候条件的差异,海洋型冰川区冰雪融水相变过程中的同位素分馏和化学作用都比大陆型冰川区强.     

A PRIMARY RECOGNITION ON THE CLIMATIC SIGNIFICANCE OF ICE CORE ISOTOPE RECORD IN NAIMONA'NYI OF WEST TIBETAN PLATEAU

纳木那尼冰川是喜马拉雅山西部地区规模较大的冰川之一,也是开展冰芯气候意义研究有重要潜在价值的冰川.但由于纳木那尼冰川位于西风环流和印度季风影响范围的交界带,不同的环流系统所输送的水汽带来不同的降水稳定同位素信号.因此确定纳木那尼冰芯同位素记录的气候意义是开展该地区冰芯气候记录研究的前提条件.2008年在该冰川积累区所钻取的8.78m浅冰芯为这一研究工作提供了可能.本文对该冰芯的稳定同位素记录以及普兰气象站的气象数据进行了分析与讨论.研究结果表明,同位素的年际变化与当地普兰县气象站气温的年际变化具有较好的对应关系.这可能与当地降水受到夏季季风的影响较小有关.测量结果表明早期的深冰芯钻取点位于冰川的消融区,而冰川的积累区仍位于冰川更高的区域,而且积累区冰川厚度更大,更有可能保存更长时间尺度的冰芯记录.这也为以后开展新的纳木那尼深孔冰芯及气候意义研究提供了借鉴.     

云南中甸纳帕海57 000年来的有机质碳同位素特征及其古气候意义

中甸纳帕海位于滇西北横断山脉腹地,受西南季风、西太平洋副热带高压和西风带南支多种气候系统的影响,因此该地区是研究西南季风演化、西南季风和东亚季风相互耦合及进行海陆对比的理想区域。     

季风与西风对青藏高原全新世气候变化的影响:同位素证据

青藏高原气候变化在冰期-间冰期、千年、十年际和季节尺度上受亚洲季风和西风环流的交互影响,表现出显著的区域性特征。然而全新世以来青藏高原气候变化的机制还不甚清楚,主要原因之一是缺少指示意义明确的古气候代用指标。课题组近年来利用叶蜡氢同位素(δDwax)重建了高原东北部的青海湖、中北部的令戈错、中部的达则错、西部的班公错和阿翁错不同时间尺度的大气降水同位素记录,本文对上述工作进行总结,并结合青藏高原全新世以来已发表的其他地点的同位素和古水文记录,揭示全新世以来季风与西风对青藏高原不同区域气候变化的影响。结果表明:1)早全新世青海湖、令戈错、班公错和阿翁错4个湖泊均主要受夏季风影响,夏季风可以影响到青藏高原的大部分地区,此时夏季风在青藏高原的最北界限可能位于青海湖以北、克鲁克湖以南。2)中全新世青海湖、班公错和阿翁错受夏季风影响逐渐减弱;然而令戈错在7.0~4.5 ka水汽主要来源于西风环流。3)晚全新世青海湖和班公错受季风的影响进一步减弱;西风在3.5~1.7 ka和2.0~1.0 ka分别影响到高原中部的令戈错和达则错;晚全新世阿翁错受冰川融水补给影响降水同位素异常偏负。4)本研究表明在中晚全新世季风较弱的时期,西风能够深入到青藏高原内部地区,给高原内部地区带来冷湿的水汽。     

玉龙雪山白水1号冰川近地层气象要素变化特征

利用2011年10月1日至2012年9月30日玉龙雪山白水1号冰川海拔4 500 m气象观测资料,对位于我国最南、亚欧大陆距赤道最近的海洋型冰川区近地层气象要素基本特征进行了分析,并与同海拔大陆型冰川——祁连山老虎沟12号冰川区近地层气象要素进行了对比。研究表明：海洋型与大陆型冰川区气温逐时变化呈单峰单谷型分布,均表现出升温快降温慢的特点,观测点5 m层气温高于2 m层气温,二者差值日变化呈单峰型,峰值出现在北京时间12：00;受季风气候影响,研究区干季相对湿度小,湿季相对湿度大,年均相对湿度为73.3%,与相对湿度相比,研究区水汽压变化更受控于气温;两冰川区冬半年气压低,夏半年气压高,均表现为典型的"高山型"气压;受冰川"冷效应"影响研究区干季风速大,湿季风速小,因冰川规模较小,研究区冰川风不发达,谷风发育强劲;受季风期云雨影响,白水1号冰川区总辐射在季风前期达到最大值,季风期达到极小值,年均总辐射量低于老虎沟12号冰川同海拔地区。     

四川锦屏隧道细菌群落特征及其组装过程

深地生物圈微生物群落组成及其潜在功能研究对于探索生命生存极限,安全开发利用地下空间具有重大意义。锦屏隧道位于四川省凉山彝族自治州,上覆地层为三叠纪的大理岩和灰岩,其最大埋深可达2525m,该隧道的开挖为研究陆地深地生物圈微生物群落提供了宝贵的机会。为了探究锦屏隧道细菌群落组成、潜在功能及群落组装机制,分别采集锦屏隧道内松散的表层岩壁和沉积物样本进行16S rRNA扩增子的高通量测序分析。结果表明锦屏隧道细菌群落具有较高的多样性,香农威纳指数变化范围为5.19~8.71。群落组成上变形菌门(Proteobacteria)在所有样本中占主导地位,其次为放线菌门(Actinobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes)。纲水平上,γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)占绝对主导,在大部分样本中的相对丰度超过61.4%,α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和β-变形菌纲(Betaproteobacteria)也有较高的相对丰度。代谢功能上,锦屏隧道中化能异养细菌类群在锦屏隧道中占绝对主导,而以H₂和CH₄为能源进行代谢的细菌类群相对丰度极低,经岩溶裂隙进入隧道内的地表有机质是这些异养细菌类群的潜在物质和能量来源。此外,与深地基岩和地表土壤环境研究结果对比发现,锦屏隧道内动物寄生及人类潜在病原体细菌类群的相对丰度较高(分别达到6.4%和6.3%),这表明深地生物圈潜在的生物安全隐患及人类活动对深地生物圈的扰动不可忽视。锦屏隧道细菌群落的共发生网络具有良好的模块性,Ralstonia、Planctomyces和Woodsholea是维持网络结构稳定的关键类群。群落构建分析表明锦屏隧道细菌群落构建以确定性过程为主导,其中异质性选择贡献最大,在岩壁微生物群落构建中占52.8%,对沉积物微生物群落构建以及对所有样本微生物群落构建的贡献分别为61.1%和61.4%,这可能是由锦屏隧道黑暗无光且寡营养的极端环境特点所决定。该研究结果揭示了四川锦屏隧道深地生物圈细菌的群落组成以及化能异养为主的生态功能特征,明确了环境条件对细菌群落构建的决定性作用,也为更好地开发利用锦屏地下空间提供了重要的生物安全参考。

     

各拉丹冬峰果曲冰川雪中细菌的季节变化特征

雪中细菌的种属差别显著,夏季雪中细菌具较高的多样性,以a Protobacteia和Actinobacteria类细菌为优势类群,分别占总量的35%和31%,细菌与多种环境相关.冬春季雪中细菌多样性较低,以CFB类群占绝对优势.各拉丹冬雪中细菌的数量及多样性的季节变化特征反映了细菌对不同季节大气环流的响应.     

基于FT-ICR MS表征达古冰川冬春季节表层雪中DOM分子组成变化

分析冰川中溶解性有机质(dissolved organic matter, DOM)的迁移转化特征是评估冰川消融对下游生态环境效应的重要依据,但冰川表层雪中DOM在冬春季节的迁移转化特征尚不明确。本文以达古冰川冬春季节表层雪和春季冰川径流为研究对象,使用傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)对表层雪和径流中DOM进行分子层次表征。结果显示:达古冰川冬春季节表层雪中DOM化学组成非常丰富,主要包括脂类、多肽类、不饱和烃类,还含有少量的酚类、多环芳烃类和糖类,来源包括微生物活动和陆源性输入。春季径流中DOM的主要来源是陆源性输入,受人类活动影响较大。分析不同季节表层雪DOM的分子组成变化,发现冬季低温环境有利于表层雪中脂类、多肽类和含S类DOM分子的富集,春季气温升高则有利于表层雪中多肽类、不饱和烃类和含N类DOM分子的富集。比较春季径流和表雪中DOM的分子组成变化,发现径流中杂原子类DOM含量降低,微生物来源的脂类和多肽类DOM含量降低,陆源性的酚类和多环芳烃类含量显著增加,说明径流中DOM的生物活性降低而光反应活性增加。因此随着冰川持续消融大量的冰川融水将DOM带入下游水环境...