雅鲁藏布江流域降水中氧稳定同位素的时空变化

This paper reveals the temporal and spatial variations of stable isotope in precipita-tion of the Yarlung Zangbo River Basin based on the variations of δ18O in precipitation at four stations (Lhaze,Nugesha,Yangcun and Nuxia) in 2005. The results show that δ18O of pre-cipitation has distinct seasonal changes in the Yarlung Zangbo River Basin. The higher value of δ18O occurs in spring prior to monsoon precipitation,and the lower value occurs during monsoon precipitation. From the spatial variations,with the altitude-effect and rainout process during moisture transport along the Yarlung Zangbo River Valley,18O of precipitation is gradually depleted. Thus,δ18O of precipitation decreases gradually from the downstream to the upstream,and the lapse rate of δ18O in precipitation is approximately 0.34‰/100m and 0.7‰/100km for the two reasons. During monsoon precipitation,spatial variation of δ18O in precipitation is dominated by the amount effect in the large scale synoptic condition.     

乌鲁木齐河流域不同水体中的氧稳定同位素

The variations of the stable oxygen isotope in different water mediums in Urumqi River Basin, China, are analyzed. The stable oxygen isotope in precipitation has marked temperature effect either under synoptic or seasonal scale at the head of Urumqi River. The linear regression equations of δ^18O against temperature are δ^18O=-0.94T-12.38 and δ^18O=1.29T-13.05 under the two time scales, respectively. The relatively large δ^18O/temperature slopes show the strong sensitivity of δ^18O in precipitation to temperature variation at the head of Urumqi River. According to the analyses on the δ^18O in precipitation sampled at three stations with different altitudes along Urumqi River, altitude effect is notable in the drainage basin. The δ^18O/altitude gradients have distinct differences: the gradient from Urumqi to Yuejinqiao is merely -0.054‰/hm, but -0.192‰/hm from Yuejinqiao to Daxigou, almost increasing by 2.6 times over the former. No altitude effect is found in surface firn the east branch of Glacier No. 1 at the head of Urumqi River, showing that precipitation in the glacier is from the cloud cluster with the same condensation level. Influenced by strong ablation and evaporation, the δ^18O in surface firn increases with increasing altitude sometimes. Survey has found that the δ^18O in meltwater at the terminus of Glacier No. 1 and in stream water at Total Control have the similar change trend with the former all smaller than the latter, which displays the different runoff recharges, and all mirror the regime of temperature in the same term basicallv.     

青藏高原西北部大气降水稳定同位素时空特征变化

作为水环境的重要指示剂,稳定同位素已经成为区域水文学、气候学研究的重要工具。降水作为水循环的输入项,其同位素组成是研究山地地表水过程、地下水形成转化、冰川变化等问题的必要信息。为了进一步增加对于青藏高原西北部降水过程及其控制因素的认识,本文基于青藏高原西北部五个长期观测站点降水中δD和δ18O数据,研究了青藏高原西北部与塔里木盆地交界地区大气降水稳定同位素时空分布特征。分析结果显示该地区降水稳定同位素季节变化较为明显,表现出夏高冬低的变化趋势,不同月份呈现出不同的空间分布特征。除狮泉河站降水δ18O值与温度关系不显著外,其余站点δ18O值随温度升高而增加。区域内降水量对降水δ18O值的影响不显著,降水稳定同位素高程效应明显,降水δ18O值随海拔上升而降低。降水过量氘(d值)的分布也呈现出显著的季节差异,总体表现出夏半年高、冬半年低的特点,受水汽再循环的影响,西合休站夏季降水的d值呈现较高的水平。研究表明,气温是控制该地区降水同位素分馏的重要因素,通过对于该区域降水蒸发比的计算发现,该地区临近沙漠的和田站的降水同位素受蒸发作用最为显著,而高海拔地区的狮泉河站降水受蒸发影响最小。     

西江河口段溶解无机碳稳定同位素组成的时空变化

从2006 年9 月至2007 年6 月间对西江河口段溶解无机碳稳定同位素组成(δ¹³CDIC) 及 其相关的水体理化参数进行了一个水文年的季节性采样调查。夏、秋两季δ¹³CDIC 平均值(-13. 91‰、-13.09‰) 小于春、冬季节(-11.71‰、-12.26‰), 呈现出明显的季节性。δ¹³CDIC 与温度 呈负相关(p = 0.000; r = -0.646), 而与氧化还原电位正相关(p = 0.000; r = 0.569), 表明河段 表层水体δ¹³CDIC 受到季节性变化的水体理化性质等河道有机质氧化分解条件的控制; 夏季洪水期δ¹³CDIC 与航测距离呈正相关, 而春季枯水期的δ¹³CDIC 与航测距离负相关。δ¹³CDIC 的这种时空变异证明了研究河段河- 海作用过程影响了水体的理化性状进而控制了河道表层水体DIC 的性质。研究河段δ¹³CDIC 的上述时空分布规律与流域所处的地理环境关系密切, 汛期的夏季受陆源有机质的强烈分解作用的影响, DIC 的同位素组成向海洋方向变轻; 枯期的春季因海洋作用加强以及咸潮的入侵, 河道DIC 的同位素组成向海洋方向变重。     

西江河口段溶解无机碳稳定同位素组成的时空变化

For researching the spatio-temporal variation of the stable isotopic composition of the riverine dissolved inorganic carbon（DIC）,we had carried out a survey throughout the hydrologic year during which theδ^13CDIC of the surface water and its physicochemical parameter were examined along the Xijiang River Inner Estuarine waterway from September 2006 to June 2007.There was a striking seasonal variation on the averageδ^13CDIC,as the averageδ^13CDIC in summer（-13.91‰）or autumn（-13.09‰）was much less than those in spring（-11.71‰）or winter（-12.26‰）.The riverineδ13C DIC was controlled by decomposed condition of the riverine organic matter linking the seasonal variation of the physicochemical parameter in the surface water according to the correlation analysis which indicated notable relations betweenδ^13CDIC and water temperature（p=0.000;r=-0.569）or betweenδ^13CDIC and oxide-reduction potential（p=0.000;r=0.646）.The striking positive correlation between δ^13CDIC and the sampling distance happened in the summer rainy season,while striking negative correlation happened in the spring dry season,indicating that river-sea interaction influenced water physicochemical parameters and controlled the riverine DIC property in the survey waterway.In view of the riverineδ^13CDIC decreasing for the decomposition of the terrestrial organic matter in the rainy season in summer and increasing for the briny invaded zone extending in the spring dry season along the waterway from the Makou gauging station to the Modaomen outlet,theδ^13CDIC spatio-temporal variation was closely related to the geographical environment of the Xijiang drainage basin.     

银川平原降水氢氧稳定同位素时间尺度效应及水汽来源

为揭示银川平原降水稳定同位素的时间尺度效应及水汽来源,采用后向轨迹模型聚类分析法、潜在源贡献分析法(PSCF)和浓度权重轨迹分析法(CWT)解析水汽来源及潜在蒸发源区.结果表明:(1)银川平原降水氢氧稳定同位素组成存在明显的季节性变化,冬半年降水氢氧稳定同位素组成(-38.6‰±51.6‰和-4.5‰±5.2‰)明显偏...     

中国西北部高山区多尺度降水稳定同位素的时空变化成因分析

大气降水氢氧稳定同位素可以指示降水过程的气候环境变化,分析其变化对于研究现在及过去气候条件下的水文循环过程具有重要意义。本研究选取中国西北部典型的天山、昆仑山为研究对象,基于研究区5个高山站点2013—2015年间的353个大气降水样品的δ²H、δ¹⁸O分析测试结果,系统分析了不同时间尺度下δ²H与δ¹⁸O的时空分布特征及其与环境要素的关系,并结合ERA5数据探讨了其水汽通量及风向特征。结果表明：(1)研究区大气降水稳定同位素呈现较为显著的时空变化特征,降水δ¹⁸O季节上呈现夏高冬低,而空间上呈现北高南低;拟合的区域大气降水线为δ²H=7.74δ¹⁸O+5.83 (R²=0.98),揭示其降水过程受云下蒸发影响强烈(斜率较低)。(2)研究区降水δ¹⁸O与温度呈现正相关关系,与高程呈现负相关关系,而与降水量间无显著相关关系。(3)水汽来源的分析结果表明,研究区水汽输送路径主要为西方路径(占比6...     

滇西南地区NDVI变化及其对不同时间尺度干湿变化的响应

利用2001—2013年MODIS/NDVI归一化植被指数时间序列,采用变异系数、一元线性趋势变化等多项指标,结合SPEI指数和DEM分级数据提取不同高程地区的NDVI变化信息,分析滇西南地区不同海拔梯度NDVI时空变化规律及对不同时间尺度干湿变化的响应,结果表明:(1)研究区不同海拔梯度四季和年NDVI波动变化较小,NDVI变化趋势随海拔梯度变化存在一定的差异性,但总体上升趋势明显,四季和年NDVI改善区域占研究区46.9%~74.0%。(2)各海拔梯度NDVI变化百分率多集中在-10%~10%范围;以1500 m为界,变化百分率超过(小于)10%(-10%)的区域在高于(低于)1500 m的3个海拔梯度上。(3)各海拔梯度NDVI与2~8个月时间尺度SPEI指数相关性最为密切,表明研究区NDVI对降水及蒸散发导致的水分盈亏的响应具有滞后效应和累积效应;1—5月及春、冬季NDVI对SPEI指数的响应较强,7—9月和夏季NDVI与SPEI指数呈负相关。(4)2个典型干旱年中,NDVI负距平像元主要分布在1000~1750 m的3个海拔梯度上,受干旱影响较小的植被集中于NDVI≥0.6的高植被区。     

达里诺尔湖水中氢、氧稳定同位素组成的空间变化特征及影响因素

在达里诺尔湖中,布设了12个采样点,于2015年8月15日和2016年8月15日(夏季)、2016年1月15～16日和2018年1月15～16日(冬季),分别采集了达里诺尔湖的冰样和水样,并采集了达里诺尔湖周边河水的水样,分析各样品中氢、氧稳定同位素(δD、δ18O)的分布特征,并分析了δD值、δ18O值分别与水中总溶解性固体含量、溶解氧含量和水的电导率的关系。研究结果表明,达里诺尔湖冰、水样品的δD值、δ18O值都大于周边河水;冬季湖泊冰样的δD值、δ18O值最大,分别为-22.11‰和-0.79‰,夏季湖水样品的δD值、δ18O值最小,分别为-32.34‰和-2.05‰;受河水输入的影响,亮子河和贡格尔河入湖口附近的采样点的冰、水样的δD值、δ18O值都比其它采样点小;冬季底层(深度为60～70 cm)冰样的δD值、δ18O值大于表层(深度为0～10 cm)的,而冬季和夏季表层(深度为0～10 cm)水样的δD值、δ18O值都大于其底层(深度700 cm);冬季和夏季冰、水样的δD值、δ18O值都与水中溶解氧含量显著正相关,而与电导率和总溶解性固体含量显著负相关,表明δD、δ18O值受湖水水质的影响。     

基于氢氧稳定同位素的兰州市南北两山土壤蒸发时空变化及影响因素研究

基于2018年4—10月在兰州市南北两山采集的降水、河水及土壤样品,对不同水体中的氢氧稳定同位素进行测定,并应用Craig-Gordon模型分析了南北两山土壤蒸发的时空变化及其成因。结果表明：① 兰州市局地大气水线LMWL斜率相比全球大气水线GMWL较小,主要是相对湿度小,雨滴在下落过程中受到云下二次蒸发的影响。由表层0~10 cm至深层60~120 cm,土壤水δ²H和δ¹⁸O逐渐贫化,土壤水线SWL的斜率均呈现规律性增大,说明表层土壤受到的蒸发分馏最为强烈,随着土壤深度的增加,蒸发分馏逐渐减弱。② 时间变化上,局地蒸发线斜率S_LEL在4月较大,土壤蒸发较小,4—6月减小,土壤蒸发增大,6—8月趋于稳定,其中7月土壤蒸发最为强烈,自8月S_LEL增大,土壤蒸发开始减小,一直减小至10月。③ 空间变化上,北山相比南山蒸发损失量f更为强烈,主要原因是北山气温、相对湿度和土壤含水量均高于南山。④ 2018年4—10月,各采样点蒸发损失量f达到峰值和谷值的时间相比降水δ ¹⁸O均存在明显的滞后,主要原因是降水在土壤基质入渗过程中存在滞留。     

不同时间尺度下大型水库水温分层结构的变化特征

水温的变化会影响到水体的物理和化学性质,进而对水生生物的生存繁殖和水环境系统的生态平衡产生影响.为了研究大型水库水温分层结构的演变特征,基于CE-QUAL-W2模型建立山美水库垂向二维水温模型,从年、月尺度出发,分析了不同水文年、不同季节及月份水库垂直方向上的热分层结构.研究结果表明:山美水库水温存在季节性分层,分层持...     

不同时间尺度下农田土壤风蚀可蚀性的变化

土壤风蚀可蚀性(简称土壤可蚀性)作为风蚀模型的必要输入参数之一,会随风蚀事件过程、耕作措施以及气象气候等因素发生显著变化,但目前对其变化趋势尚认识不足.本文采用野外观测、采样分析与空间换时间的方法,就次风蚀事件、风蚀月、风蚀季、多年4个时间尺度下坝上地区农田土壤可蚀性变化问题进行研究.结果 表明:严重风蚀事件过程中,地...     

长江口潮滩有机质稳定碳同位素时空分布与来源分析

通过测定长江口潮滩悬浮颗粒有机质和表层沉积有机质在枯水季节 (2006年2月 )和洪水季节 (2006年8月 )的稳定碳同位素值,对有机质潜在来源及局部岸段改造作用进行了分析。结果显示,悬浮颗粒有机质稳定碳同位素值在2月明显低于8月,变化范围分别在-25.8‰~-23.4‰和-25.1‰~-22.9‰,主要是受径流量枯洪季变化和浮游生物生长季节变化两种因素的叠加作用。表层沉积有机质2月和8月的稳定碳同位素分别为-25.0‰~-20.4‰和-24.7‰~-19.5‰,季节变化不明显,主要来自悬浮颗粒物的沉降。除受大背景环境因素影响,局部环境对潮滩有机质也有一定的改造作用,污水、支流河水的输入对悬浮颗粒有机质碳同位素有一定的影响,埋藏的潮滩植物和底栖微藻则对沉积有机质有部分贡献。     

云南降水中稳定同位素变化的模拟和比较

利用MUGCM的模拟,云南地区日、月、年时间尺度下降水中稳定同位素的变化、降水量效应以及δD/δ18O之间的关系被分析。无论是在日时间尺度下还是在月、年时间尺度下,降水同位素均存在显著的降水量效应。与实测结果相比,模拟的降水中δ18O与降水量之间具有更强的相关性。对于单站而言,蒙自站和腾冲站的大气水线被较好地模拟。但在思茅站和昆明站,模拟结果未能准确再现实际降水中δD与δ18O的关系,模拟的大气水线斜率比实测结果偏高。这意味着,在云南这个特殊的地区,模式可能高估了HDO的贫化。     

硝酸盐氮氧同位素在不同生态系统中的研究进展

硝酸盐作为氮循环中的重要物质之一,已成为地下水污染的主要形式。硝酸盐的来源分为自然源和人为源。不同来源的硝酸盐具有不同的同位素特征,因此可以利用N、O同位素来识别硝酸盐的来源、迁移和转化。本文通过综述硝酸盐的主要来源及其同位素特征,简要介绍了硝酸盐同位素检测技术的发展历程,影响同位素分馏的相关作用过程;同时简述了硝酸盐同位素在农业、沙漠、森林、城市生态系统中开展的相关研究,概述了研究中存在的问题,并展望了今后的发展方向。     

低纬高原地区降水量资源年际变化的特征时间尺度及其时空演变

应用三维数据的时间小波变换方法,分析研究了低纬高原地区降水量资源在年际变化上的特征时间尺度及其时空演变。结论为：低纬度高原地区降水量资源在年际变化上的特征时间尺度分别约为2a、7a和15a。2a、78和158特征时间尺度的较大振幅能量活动区,分别主要位于滇西北到滇东南、滇东北到滇西南和滇中一带。与2a特征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心纬度的降水量,表现出了明显的东西向波动的时间演变特征,而与78和158特征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心纬度的降水量,则表现出了在东西向较为稳定少变的时间演变特征。与2a特征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心经度的降水量,也表现出了明显的南北向波动的时间演变特征,而与7a和15a特征时间尺度相对应的较大振幅能量活动中心经度的降水量,则表现出了一种明显向南移动的时间演变趋势。     

黄土高原区不同降水相态的时空变化

以1960~2013年黄土高原区及周边58个气象站的地面逐日降水数据为基础,对黄土高原区不同降水相态的时空分布特征进行了分析,研究表明：黄土高原区雨、雪分界线在35°N附近,以北区域以降雪为主,以南且110°E以西的区域以降雨形态为主。该分界线附近是雨夹雪的多发区。黄土高原区降雨有明显的年际波动,而降雪的波动不是很明显,雨夹雪和雾（露、霜）这几种降水相态年际波动较小且趋势一致。液态降水、降雪呈减少趋势,雪、雨夹雪、雾（露、霜）呈增加趋势。雪、雨夹雪、雾（露、霜）均存在显著的准30 a的振荡周期,此外,这4种降水相态还存在15 a、10~12 a、5 a中小尺度的周期。     

长沙地区蒸发皿水体蒸发过程中稳定同位素的变化特征

蒸发过程中水体同位素分馏与蒸发时的气象要素密切相关。为此,于2013年6―9月份在长沙地区进行了4组室外蒸发皿蒸发实验,从而探讨蒸发剩余水体中稳定同位素与温度、相对湿度等气象要素之间的关系。实验结果表明：1）剩余水体中稳定同位素比率随着剩余水比例f的减少而富集,在高温无雨的伏旱天气下,蒸发剩余水体中稳定同位素分馏结果与瑞利分馏模式比较吻合;2）温度越高,分馏效应也将变大,蒸发过程中稳定同位素比率的改变量也将变大,随着水体质量的减小,稳定同位素比率的变化与相对湿度呈现负相关,尤其到蒸发后期,负相关关系更为明显,这可能是由于实验后期剩余水体绝对质量太小,易受空气中稳定同位素的影响;3）蒸发线δ2H＝3.89δ18O－24.55与δ2H＝3.38δ18O－24.96的斜率和截距明显小于同时期长沙降水线δ2H＝6.85δ18O－4.4的斜率和截距,与同时期湘江河水蒸发线δ2H＝3.9δ18O－13.2的斜率接近。以上结果说明本蒸发皿实验能一定程度上体现夏季自然水体蒸发分馏情况。     

达里诺尔湖水中氢、氧稳定同位素组成的空间变化特征及影响因素北大核心CSCD

在达里诺尔湖中,布设了12个采样点,于2015年8月15日和2016年8月15日(夏季)、2016年1月15～16日和2018年1月15～16日(冬季),分别采集了达里诺尔湖的冰样和水样,并采集了达里诺尔湖周边河水的水样,分析各样品中氢、氧稳定同位素(δD、δ18O)的分布特征,并分析了δD值、δ18O值分别与水中总溶解性固体含量、溶解氧含量和水的电导率的关系。研究结果表明,达里诺尔湖冰、水样品的δD值、δ18O值都大于周边河水;冬季湖泊冰样的δD值、δ18O值最大,分别为-22.11‰和-0.79‰,夏季湖水样品的δD值、δ18O值最小,分别为-32.34‰和-2.05‰;受河水输入的影响,亮子河和贡格尔河入湖口附近的采样点的冰、水样的δD值、δ18O值都比其它采样点小;冬季底层(深度为60～70 cm)冰样的δD值、δ18O值大于表层(深度为0～10 cm)的,而冬季和夏季表层(深度为0～10 cm)水样的δD值、δ18O值都大于其底层(深度>700 cm);冬季和夏季冰、水样的δD值、δ18O值都与水中溶解氧含量显著正相关,而与电导率和总溶解性固体含量显著负相关,表明δD、δ18O值受湖水水质的影响。     

盐生荒漠土壤水稳定氢、氧同位素组成季节动态

对准噶尔盆地东南缘降水和土壤水稳定氢、氧同位素组成（δ¹⁸O和δD）进行了测定,分析了降水中δ¹⁸O和δD值的季节变化规律,表层土壤水中δ¹⁸O和δD值对降水脉冲的动态响应以及不同深度土壤水中δ¹⁸O和δD值的变化特征。结果表明：该区域大气降水线为δD=7.691δ¹⁸O+4.606;降水与表层土壤水中δ¹⁸O和δD值表现出明显的季节变化特征;表层土壤水中δ¹⁸O和δD值、质量含水量对降水脉冲响应显著,且不同量级的降水导致不同程度的响应。利用LSD法对0~300 cm土层内土壤水中δ¹⁸O和δD值进行多重比较分析,可将土壤在垂直方向上分为3层,表层（0~50 cm）土壤水分活跃,稳定同位素值随深度的增加而迅速减小;中间层（50~180 cm）土壤水分相对活跃,既受到降水入渗和蒸发作用的影响,也有地下水的补给;深层（180~300 cm）水分来源稳定,土壤水中δ¹⁸O和δD值基本不变。