珠江流域大气降水稳定性氢氧同位素特征

大气降水稳定同位素的特征对于明确流域水循环过程、水汽来源和气候变化等方面都有重要指示作用。选取珠江流域的广州、桂林、柳州和香港4个站点的IAEA大气降水氢氧同位素数据,对其时空分布特点及影响因素进行了研究。结果显示:该地区降水中氧同位素的变化呈现出旱季高、雨季低的特点。全年尺度下,4个站点主要受温度效应影响,只在旱季有着较为微弱的降水量效应;得到的珠江流域大气降水线方程:δD=8.084δ~(18)O+10.998,R=0.965,对比全球及中国大气降水线方程,都较为接近,证明该地区降水主要遵循瑞利分馏过程;d盈余值的变化呈现出雨季低、旱季高的特征,表明珠江流域水汽主要源于海洋,在旱季受到北方空气南下及局地水循环的影响。     

成都地区大气降水稳定同位素组成反应的气候特征

分析了1986-1998年成都地区大气降水的稳定同位素组成。夏季降水的δD和δ^18O值比冬季降水轻,反映了季风气候的降水特点。成都地区的大气降水线方程是：δD=1．42＋7．530δ^18O,与全球和中国降水线方程相比,表明了成都地区的蒸发程度稍大于降雨,说明成都地区大气降水的不平衡蒸发程度弱,反映了海洋性气候特征。成都地区大气降水δ^18O与降雨量、温度和水汽压之间都是负相关关系。但是降雨量对大气降水δ^18O的影响最大。     

拉萨河地区的大气降水同位素分布特征

拉萨河地区的雨水方程为δＤ＝７．２δ＾１８Ｏ＋１２．３６,表现出该地区为较强烈蒸发特征。氢、氧同位素空间分布特征：墨竹工卡以北,δＤ,δ＾１８Ｏ东部高,西部低;墨竹工卡以南,δＤ,δ＾１８Ｄ东部氏,西部高。这种区域性分布特征与孟加拉湾降水云气的形成,运移过程及拉萨河地区的自然环境,气候条件有关。     

我国西北地区多年降水的氢氧同位素分布特征研究

降水是干旱区水文循环研究不可缺少的水文要素,为了揭示我国西北地区大气降水的氢氧同位素时空分布特征,合理开展不同尺度水文循环研究和建立对比标准,系统搜集分析了乌鲁木齐、银川、张掖、兰州、平凉、西安和拉萨七个地区多年大气降水的氢氧同位素数据资料。分析结果表明:乌鲁木齐、银川、张掖和兰州四个地区的δ18O值夏半年明显高于冬半年,从全年尺度上来看只是受到了温度效应的影响;而位于关中盆地的西安地区则由于复杂的水汽来源,冬半年表现出受温度效应的控制,夏半年转为雨量效应控制为主。平凉地区δ18O与其它海拔相近地区(如兰州)相比5~9月份均偏负,这与平凉地区较弱的城市热岛效应有关。西北地区大气降水δD和δ18O的变化范围均在全球大气降水的变化范围之内,除平凉和拉萨外,其它几个地区大气降水线方程的斜率和截距均小于全球大气降水线,说明这些地区的降水是在干旱环境下经历较强程度的蒸发条件下进行的,且在降水过程中还可能受到了局地二次蒸发凝结等水汽循环的影响。而该区域大气降水的氘盈余(d值)表现出冬半年高、夏半年低的特点,表明冬半年和夏半年水汽来源不同或者水源地的蒸发条件不同。     

广西大气降水热液矿床稳定同位素特征及其找矿评价

广西大气降水热液矿床在泗顶，北山，老厂等铅锌矿；寺村等重晶石矿，益兰等汞矿；金牙，高龙等超微粒型金矿，金山等银矿，这类矿床稳定同位素主要特征是：成矿流体的氢同位素组成严格受地理位置制约，δＤＨ２Ｏ值显示比较稳定，而蚀变岩石的δ＾１８Ｏ值低于未蚀变岩石的δ＾１８Ｏ值，在δＤＨ２Ｏ－δ＾１８ＯＨ２Ｏ关系图上，其投影点绝大部分位于大气降水线上或附近，碳同位素在空间上表现为从围岩→蚀变围岩→矿体，δ＾１３     

西藏东部大气降水氧同位素组成特征

The Xizang Plateau, with a common altitude of more than 4000 m sbove sea level,has long been celebrated as “The Roof of the World”. In order to study oxygen isotopic composition of meteoric water in the Xizang Plateau Region and its relationship with the attitude, we made an investigation tour to the Xizang Plateau, starting from Guizhow, during 1979 from July to October, and 79 meteoric Water samples were collected, including brook, well, lake, snow, firn, spring and running waters, at different altitudes. Oxygen isotope analyses indicate that the isotopie composition of meteoric water in the areas more than 4000g and in the western parts of SichuanGaizhow shows remarkable altitude effect. There is a negative correlation between δ^28O and altitude, which is reflected by --δ^18O = 0.0026H 7.75. The average δ^18O value for metcoric water in the areas: more than 4000m above sea level turns out to be --18.15‰ is evident that δ^18O value for lake water on the plateau is related to its water supply. δ^18O value for lake water, in which the evaporation is greater than supply,is approximately three or four times higher than that of supplied water, averaging -5.74‰. Oxygen isotopic compasition of geothermal water can be compared with that of local meteoric water, but shows certain δ^18O-shift, suggesting that the main water-supply source seems to be meteoric water in the same area.     

西藏雅鲁藏布江中,下游地区大气降水同位素分布特征

雅鲁藏布江中、下游地我的雨水方程为：δＤ＝７．５４δ＾１８Ｏ＋１５．９２,表现出该地区为强烈蒸发特征。氢、氧同位素空间分布特征：δＤ、δ＾１８Ｏ东部高,西部低;氚值（Ｔ）东部低,西部高,这与孟加拉湾降水云气的形成、动态运移过程及青藏高原的自然环境、气候条件有关。     

中国大气降水的氧同位素温标

中国北部中 高纬度地区大气降水δ1 8O与地面气温的相关性与中国其他地区不同 ,前者是正相关 ,后者是负相关。海口与香港的年均δ1 8O 温度系数为 - 0 .42‰ /℃ ,二者都属于热带季风型气候。高纬度地区年均δ1 8O 温度系数与月均系数相近 ,约为 0 .4‰ ℃ ,例如 ,兰州 0 .35‰ ℃ ,张掖 0 .46‰ ℃ ,乌鲁木齐 0 .42‰ ℃。中纬度地区石家庄月均δ1 8O 温度系数 (0 .11‰ ℃ )小于年均δ1 8O 温度系数 (0 .34‰ ℃ )。华北平原古大气降水δ1 8O 古地面气温系数为 0 .36‰ ℃ ,与石家庄现代大气降水年均δ1 8O 现代年均地面气温系数相近。因此 ,中国中高纬度地区大气降水的年均δ1 8O 温度系数 ,可用作氧同位素温标再造当地古气温。     

黄河流域大气降水氢、氧稳定同位素时空特征及其环境意义

大气降水δ18O值的变化是一个蒸发和凝结的物理过程,与纬度、海拔、距海岸的距离、季节和降水量等因素有关,具有规律变化的特征。根据黄河流域上中下游地区取得的降水同位素数据和降水气象资料,分析了该区域降水中δ18O的时空变化特征。研究了流域上中下游降水中稳定同位素与温度和降水量的关系,揭示了流域降水中稳定同位素的变化规律。结果表明,流域上游和中下游降水中稳定同位素具有不同的季节变化特征,上游地区表现为夏季富集、冬季贫化,中游和下游则与之相反;在空间变化上,流域降水稳定同位素自上而下整体趋于逐渐贫化,波动明显,存在显著的极值区;黄河流域上、中下游具有不同的同位素过程,上游地区受海拔效应和内陆循环影响显著,而中下游则主要受季风系统和局地因素的影响。局地大气水线以及d与大气水汽压关系的分析表明,流域降水在从云层底部降落到地面的过程中,具有明显的二次蒸发现象,并伴随着同位素的分馏。     

不同模式模拟的降水稳定同位素效应的比较和评估

利用引入水稳定同位素循环的ECHAM4、GISS E、HadCM3、MUGCM以及iAWBM的模拟数据,分析了全球降水中稳定同位素效应的空间分布特征,对不同模式的模拟结果之间以及模拟结果与GNIP（Global Network of Isotopes in Precipitation）的实际监测结果之间进行了比较,旨在对稳定同位素大气环流模式的模拟有效性进行评价,改善对水循环中水稳定同位素效应的理解和认识。结果显示,5个模式均很好地再现了全球降水中平均δ18O和平均δ18O季节差的空间分布特征,降水中稳定同位素的温度效应、降水量效应的分布特点以及全球大气水线GMWL（Global Meteoric Water Line）均被很好地模拟出。比较而言,ECHAM4模拟的降水中的平均δ18O以及δ18O平均季节差的空间分布与GNIP的实际分布最接近,拟合水平也最高;ECHAM4、GISS E、MUGCM和iAWBM再现全球温度效应空间分布的能力较强,拟合水平大致相当;由iAWBM模拟的降水量效应空间分布与实际分布之间的相关性最强,5个模式模拟的与实测的δ18O/P相关系数符号相同的站点数大致位于同一水平;GISS E和iAWBM模拟的全球大气水线与实测的GMWL最接近。     

青藏高原及其毗邻地区降水中稳定同位素成分的经向变化

分析了从南亚经青藏高原到毗邻的我国西北地区一个经向剖面上降水中稳定同位素成分的时空分布以及与温度、降水量、水汽来源的关系.在青藏高原南部和南亚,温度效应均不存在.在所统计的站点中,大约一半的取样站具有降水量效应,但降水中稳定同位素比率的季节变化并不与降水量强度的变化相一致.在季节变化中,δ¹⁸O的最大值往往出现在雨季到来之前的春季,最小值则出现在雨季后期或雨季结束的秋季.在青藏高原中、北部和毗邻的我国西北地区,各取样站均具有显著的温度效应,且降水中δ¹⁸O的季节变化与温度的季节变化几乎一致.说明在这些地区,温度是制约降水中稳定同位素变化的主要影响因子.由于来自源区水汽的直接凝结,南亚地区降水中平均稳定同位素成分相对较重.稳定同位素比率的季节差异较小;从青藏高原南坡的坚景到唐古拉山,由于翻越喜马拉雅山时水汽受强烈的洗涤作用,降水中稳定同位素比率急剧减小,达经向分布中δ¹⁸O的最低值段;从31°N到青藏高原北部,降水中稳定同位素比率随纬度而增大,并最终过渡到与我国西北地区降水中稳定同位素比率的变化型相类似.     

陕西黄土高原区降雨缺水风险分析

在黄土高原区,连续数月干旱缺水频繁发生,影响农业灌溉。通过降雨缺水的风险理论分析,评价了陕西省黄土高原区降雨缺水风险以及在一定时段内发生连续数月干旱缺水的风险概率和重现期。     

黄土高原降水量空间插值方法研究

为了研究黄土高原降水量的空间分布特征,利用ARCGIS软件分别采用多种空间内插方法对黄土高原108个气象站点1980-2009年30年间的平均年降水量进行空降插值。经过正交检验以及内插检验得到最优的插值方法为普通克里金法,最终对利用该方法获得的黄土高原降水量内插图进行分析,得出近30年来黄土高原区降水量分布呈现出明显的由东南向西北递减的态势。     

黄土高原黄土物源区的同位素证据

系统采集了黄土高原马兰黄土、河西走廊和青藏高原东北部黄土、河床沙和湖泥样品。用酸淋洗去除方解石后,黄土高原马兰黄土εNd(0)值从-9.2到-11.3,87Sr/86Sr比值从0.71784到0.71944,都落在同位素B区内,与青藏高原东北部、巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的值一致。黄土高原马兰黄土白云石的δ13C值从1.2‰到1.5‰,与青藏高原东北部和河西走廊黄土,巴丹吉林沙漠的白云石的值类似。这些表明青藏高原东北部、巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠可能是黄土高原黄土的源区,从而排除了其他沙漠(古尔班通古特沙漠、塔克拉玛干沙漠、毛乌素沙漠、库布齐沙漠、浑善达克沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地)作为黄土物源区的可能性。同位素研究结果和野外调查进一步揭示,黄土高原黄土、巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠物质可能最终都是来源于青藏高原东北部。     

黄土高原降水对气候变暖响应的敏感性研究

利用黄土高原地区1951-2004年实测气象资料,采用小波分析、EOF分解等方法,研究了黄土高原降水诸要素对全球变暖的响应,非降水气候要素对降水响应的敏感性问题.结果表明: 秋季干旱化趋势突出,冬季降水增多,夏季高原西部湿润化、东部干旱化.各季节降水量的区域响应敏感程度和敏感区不同,敏感区从春到冬响应由东向西、由北向南移动.降水诸要素在不同时间尺度上的响应敏感性也不相同,但区域响应的年际变化基本同步,年代际变化的趋势、周期、阶段、转折等存在明显差异.大多非降水要素对降水变化响应不够敏感.     

Stable Isotope in Precipitation in the Southern Tibetan Plateau Revealing Strong Signal of Monsoon Precipitation

STABLE ISOTOPE IN PRECIPITATION IN THE SOUTHERN TIBETAN PLATEAU REVEALING STRONG SIGNAL OF MONSOON PRECIPITATION     

青南高原汛期降水异常与水汽输送

根据地面气象站观测资料,分析1961-2004年青南高原汛期降水变化的区域特征,并依据NCEP/NCAR再分析资料分析了典型多雨和少雨年份的大气水汽输送.研究表明: 青南高原汛期降水变化的区域性较强,其东北部、西部和中南部变化形势差异显著,各区典型异常年份出现的时段和频率以及对应的水汽来源不同.其中,来自赤道西太平洋的水汽输送是青南高原东北部地区汛期降水的主要来源,而西北冷空气是降水形成的重要促进因素;西部地区汛期降水主要受到来自孟加拉湾水汽输送和西风水汽输送的影响,同时欧洲东部和西西伯利亚地区阻塞高压活动对其亦有一定影响;中南部地区汛期降水主要来源于西南季风的水汽输送,此外也受到欧亚中高纬环流形势的影响.     

黄土高原半干旱地区大气可降水量研究

利用AERONET观测网SACOL站点2006年7月-2012年7月Level 2.0可降水量资料及与其对应的地面观测资料, 研究了黄土高原半干旱地区大气可降水量及其与地面水汽压之间的关系. 结果表明: 可降水量与降水量二者变化趋势基本相同, 8月最大. 月降水转化率呈现出"两峰两谷"型变化, 5月和9月出现峰值, 7月和12月出现谷值; 四季降水转化率均小于13%, 冬季仅为3.21%, 具有一定的增水潜力. 黄土高原半干旱地区大气可降水量与地面水汽压之间存在二次多项关系W=0.0018e²+0.0933e+0.0354, 在没有直接途径测量大气可降水量值的情况下具有一定应用价值.     

青藏高原降水变化特征及趋势分析

研究干旱半干旱典型区域降水的动态变化及未来走向有助于应对气候变化。采取线性回归、Mann-Kendall趋势检验、小波分析的方法探讨青藏高原1961—2019年降水量的变化特征。结论如下：（1）降水量整体上均呈现增长趋向,春冬季上升趋势最强,且春季降水对年降水量贡献率存在骤增现象。（2）春冬两季的降水量和年降水量的趋势检验均为显著增加,降水量分别于1996年、1982年和1998年起快速上升,夏秋两季检验结果不显著。（3）年降水量震荡最显著的周期为1 a,结果亦显示未来降水处于偏高期。研究显示：青藏高原降水量增加势头不变,春冬季降水量将持续增加并显著影响年降水量,全球需发展低碳经济以减缓冰川消融进程。