桂林地区大气降水（大雨、暴雨）的δ18O特征与水汽来源的关系

现代大气降水中的稳定同位素组成是全球或地区性水循环研究的重要载体,同时也是冰芯、湖泊沉积物、石笋等研究领域中,运用稳定同位素来重建古气候的重要依据。本文研究了桂林地区2012年大气降水氢氧同位素组成的逐日变化,根据得到的132组氢氧稳定同位素组成建立了桂林局地大气降水线方程为δD = 8.8δ18O +17.96,大气降水的δ18O波动范围在-13.56‰～+1.07‰,平均为-5.78‰;δD在-101.52‰～+16.02‰,δD平均为-41.03‰。利用降水稳定同位素资料,结合后向轨迹法( Backwards Trajectory) 对桂林水汽来源进行追踪,发现夏季(5-10月)大气降水的水汽来源主要受来自孟加拉湾、南海海洋气团的水汽源的控制,降水的δ18O值偏负,平均为-8.02‰(共64组);冬季(11月至次年4月)大气降水的水汽来源主要受来自西太平洋暖湿气团、冬季风冷气团或西风环流所携带的大陆性气团的影响,不同程度地叠加了局地环流气团、蒸发水汽的补给的影响,降水的δ18O值偏正,平均为-2.86‰(共68组)。研究结果表明,桂林大气降水的稳定同位素组成与降水的水汽来源、季风类型、降水云团来源和性质有关,来自远距离输送夏季风海洋性水汽团形成的降水δ18O值较低(或偏负), 而大陆性气团或局地蒸发水汽循环形成的降水δ18O值较高（或偏正）。不同的水汽来源是决定降水中δ18O值变化的主要因素,因此,通过降水中的δ18O值,特别是其季节变化的特征分析,可以反过来揭示当地降水的水汽来源。      

我国大气降水中稳定同位素研究进展

大气降水中稳定同位素的比率与降水产生过程中的气象条件密切相关,可以利用其时空分布特征来反演大气过程,示踪水汽来源,反映天气气候的区域性特征.对影响我国大气降水中稳定同位素组成与分布进行了总结,探讨了影响降水中氢氧同位素的因素及空间变化特征,并分别介绍了我国青藏高原区、西北干旱区和东部季风区等地区近年来降水中稳定同位素的...     

中国降水同位素信息熵时空分布及其水汽输送示踪

研究水汽输送过程有助于更好地理解极端降水发生过程。但是,降水系统的复杂性和降水同位素的随机性使得利用降水同位素示踪水汽输送过程具有较大的不确定性。利用信息熵研究了中国降水同位素组成概率分布特征,发现降水氢氧同位素信息熵之间呈现很强的线性关系,且斜率近似为1;对比分析了降水同位素信息熵和其平均值的时空分布特征,发现降水同位素信息熵空间分布可以很好地揭示水汽由海洋向大陆的运移过程,而这一特征并没有反映在降水同位素平均值空间分布上;利用降水同位素信息熵对影响中国的由季风形成的3条水汽通道进行了示踪分析,发现降水同位素信息熵空间分布很好地指示出3条水汽通道的水汽来源和水汽运移路径及其季节变化。     

哈尼梯田麻栗寨河流域雨季大气降水氢氧同位素特征及影响因素

以红河哈尼梯田文化景观遗产核心区麻栗寨河流域的雨季大气降水为研究对象,对2014年雨季典型月7月的氢氧同位素组成进行了分析,拟合出大气瞬时降水线方程,并与邻近地区及全国、全球降水线方程进行对比,分析温度、湿度、降水量等气象参数和海拔对氢氧稳定同位素的影响,并初步判断该区的水汽来源。结果表明：（1）研究区雨季大气降水δ¹⁸O值变化范围大,与邻近的昆明、贵阳、成都地区相比,贫化明显;（2）大气降水线方程为δD=7.59δ¹⁸O+3.31,其斜率和截距较小,说明研究区雨季降水量大且蒸发强烈、降水的水汽来源非单一化,除受印度洋、孟加拉湾的变热性热带海洋气团的影响,还受研究区地表水体的二次蒸发影响;（3）研究区降水稳定同位素特征显示不但存在明显的降水量效应,也存在温度效应和海拔效应,但各因素是综合作用的,主导因素不明显。     

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。     

和尚洞降水氧同位素组成的季节性变化与水汽来源的关系

水汽来源的变化在现代水循环研究中具有重要地位,然而它对中国季风区降水氧同位素组成产生影响的大小和方式仍存在一些争议。文章依据和尚洞地区降水氧同位素组成、逐日降水量数据和后向轨迹模拟结果,使用假设检验和多元线性回归等方法,讨论了和尚洞地区降水氧同位素组成的季节性变化与水汽来源的关系。结果表明,虽然和尚洞降水氧同位素组成的季节性变化受到其他因素的影响,但主要由水汽来源的季节性变化决定。各类型水汽的性质体现在拟合结果的系数上,并且存在明显的差异。各类水汽对和尚洞降水氧同位素组成的影响差别也较大,其中影响最大的是盛行西风气团南支和太平洋型气团所携带的水汽,影响最小的是盛行西风北支所携水汽。气团对降水氧同位素组成季节性变化的影响大小与所携带水汽来源的性质、所形成降水量的总量和变化情况有关,因此不能片面地根据降水量判断各类水汽所形成的降水对研究区的影响大小。文章提出在水汽来源复杂的地区,能更精确、更细致地定量研究降水氧同位素组成与水汽来源间关系的一种新方法的同时,还清楚地表明,通过一定的统计学手段,依据足够数量的观测数据,能够直接地、定量地研究各环境指标和环境参数间相互作用机制。

     

我国西南地区降水中过量氘指示水汽来源

中d小,受沿途降水冲刷作用的影响,降水中稳定同位素比率较低;在旱季,受大陆性气团的影响,我国西南地区降水的水汽主要来源于西风带的输送和内陆再蒸发水汽的补给,空气湿度小,降水中稳定同位素比率和d较大.     

长江干流水体氢氧同位素空间分布特征

采用热转换元素分析同位素比值质谱法(TC/EA-IRMS)对重庆至上海段长江干流的氢氧同位素进行了监测,分析了该段长江水的氢氧同位素和氘过量参数的空间变化规律,并探讨了δ(18O)和δ(D)与大气降水氢氧同位素的关系.结果表明:长江干流不同地段水体受补给来源、大陆效应、高程效应等因素影响,其水体氢氧同位素也呈现出不同的...     

南京大气降水氧同位素变化及水汽来源分析

研究结论有助于了解南京地区的水汽输送以及水汽循环过程。在全球大气降水同位素观测网(GNIP)南京站点的大气降水氢氧同位素资料基础上,并结合相关气象资料,分析了南京地区大气降水稳定同位素时间分布特征及其影响因素,并建立了局地大气降水线方程。结果表明:南京地区大气降水中δ¹⁸O春季最为富集、夏季最为贫化;年尺度下降水δ¹⁸O与温度之间不存在正相关,而与降水量之间存在负相关;季节尺度下,冬季的δ¹⁸O与温度、降水量的关系与年尺度结果相反,皆呈现出正相关关系。采用HYSPLIT模型对站点水汽来源进行追踪,并结合季风活动分析得出:全年中南京大气降水δ¹⁸O变化主要受亚洲夏、冬季风及其带来的水汽影响,在季风交替时节(春、秋季)虽降水源于局地蒸发水汽,但仍为季风带来降水的影响。     

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...     

重庆市2013年10-12月大气降水中氢氧同位素特征及水汽来源分析

文章对重庆市北碚区西南大学2013年10-12月间降水进行收集并测试样品中δD、δ18O值,得到重庆大气降水线方程δD= 8.19δ18O +17.39,r=0.97（p<0.01）;发现该地区降水中δ18O与气温、降水量之间存在反温度效应、降雨量效应,但两种效应表现较弱。该地区10-12月大气水汽中的同位素组成复杂,场降水中δD、δ18O的变化受天气因素影响大。为了探明水汽输送过程中δD和δ18O变化,采用HYSPLIT模式追踪并验证该地区场降水的水汽输送轨迹,发现该时段西南季风较弱,主要受西风影响,10、11月水汽主要来源于中国横断山区三江流域,测试表明11月存在台风海燕的水汽输送记录,不同水汽来源对δD、δ18O的影响较大、响应值较好,12月主要来自局地的水汽蒸发。      

新疆阿勒泰地区地表水体氢氧同位素组成及空间分布特征

氢氧同位素可以识别水体来源,示踪水循环,自20世纪50年代以来已被广泛应用于水文地球化学领域。已有学者开展了新疆大气降水及部分河流湖泊的稳定同位素研究,而关于阿勒泰地区大气降水之外的地表水体稳定同位素研究尚需加强。本文采用液体水激光同位素分析法开展了新疆阿勒泰地区地表河水、湖泊、山泉水、雪水、锂矿坑裂隙水五类水体的氢氧同位素组成研究。结果表明：阿勒泰地区各种类型水体氢氧同位素组成差异明显,地表河流的δ18O及δD值变化范围分别为-15.4‰~-11.5‰及-114‰~-100‰,氘过量参数（d值）变化范围为-12.4‰~12.4‰;乌伦古湖湖水的δ18O及δD值均远高于地表河流,平均值分别为-5.95‰及-78.5‰,氘过量参数远低于地表河流,均值为-30.9‰。地表河流与全球及乌鲁木齐大气降水线相比差异很大,河水除了大气降水外还受到冰川融水的补给,且在水循环过程中经历了蒸发分馏作用,地表河流之间的氢氧同位素组成差异主要受水体补给来源及蒸发程度强弱的控制。由于氢氧同位素温度效应、纬度效应等的存在,阿勒泰地区水体δD及δ18O与水温（T）、总溶解性固体（TDS）及主要离子Na+、K+、Ca2+、Cl-、SO42-摩尔浓度呈显著正相关关系,而与采样点纬度及溶解氧含量（DO）呈显著负相关关系（P < 0.05,n=32）。本研究获得的氢氧同位素组成特征为阿勒泰地区各类型水体稳定同位素研究提供了基础数据。     

亚洲季风区降水中稳定同位素气候意义研究进展

文章回顾了过去30多年围绕亚洲季风区,特别是青藏高原降水与冰芯同位素现代过程研究,对季风区稳定同位素气候意义的认识过程。降水及不同介质氧稳定同位素研究从最早聚焦于降水同位素与当地气候因子之间的关系,即"温度效应"与"降水量效应",发展到大尺度大气环流过程对降水同位素时空变化的影响,进而否定了局地气候因子的控制作用。近些年重要的研究进展之一是明确了与赤道海洋温度变化相关的ENSO对整个亚洲季风区同位素年际年代际波动的影响过程与机制,发现了大尺度大气环流在不同时间尺度稳定同位素记录中的显著信号。这些认识对于亚洲季风区冰芯、石笋、树轮同位素气候意义的解释都具有重要意义。但在不同时间尺度上,影响降水同位素的主导控制因素不同,导致对于解释长时间尺度同位素记录仍存在挑战,有待于从机制和结合同位素分馏的大气环流模型模拟研究中取得新的突破。     

Changes of Paleo-precipitation on the Sunda Shelf Since the Last Glacial Maximum Revealed by Hydrogen and Oxygen Isotopes

The Sunda Shelf, owing to its unique geographical location and roles, has attracted much attention on its changes during the glacial cycle. At present, there is a consensus about the change of temperature in the region, but the reconstruction of paleo precipitation has been disputed. The hydrogen and oxygen isotope records since the last glacial in the Sunda Shelf were collected, combining with other paleo climate record, we roughly divided the precipitation records in the region into the Northern and Southern areas. During the glacial, the precipitation changed little and climate remained moist in the northern area, while precipitation decreased greatly,and the climate became dry in the southern. Difference in the precipitation isotopes between the northern and southern areas might be related to the different controlling factors of the precipitation isotopes in the two areas and large-scale atmospheric circulation in the region. Limited by the collected hydrogen and oxygen records, the precise mechanism of division in regional hydrological changes of the region still needs more work to confirm.     

中国北方平原盆地地下水氢氧同位素组成特征

在系统收集整理中国北方河北平原、太原盆地、鄂尔多斯盆地以及银川平原的地下水氢氧同位素资料基础上,依据同位素形成演化相似性原理,对比分析同位素组成得出:深层地下水是在过去更寒冷的气候条件下形成;研究区的大气降水不但在现代气候条件下存在大陆效应和高程效应,而且在 25 kaB.P.以来的古气候条件下也存在大陆效应和高程效应;古气候条件下各盆地平原之间的蒸发强度的差异可能比现代气候条件下各盆地平原之间的蒸发强度的差异大.     

Evolution of isotopic compositions in groundwater of the area between the Gulf of Oman and the Arabian Gulf

The stable isotopes of oxygen and hydrogen have been implemented to assess the recharge mechanisms in an area in the UAE bounded to the northwestern part of the Gulf of Oman and the southeastern part of the Arabian Gulf. The conversion of stable isotopes to deuterium excess was utilized as a supportive tool to understand the process of groundwater recharge. The concluding results of this study showed that the origin of moisture is the Mediterranean Sea. The precipitation is the main source of recharge, in which the precipitation having undergone evaporation before recharge occurs. The comparison between regression line for data collected in 1996 and regression line for samples collected in 2006 suggests that the precipitation water which recharged the groundwater, was diluted with groundwater and this dilution is observed from decreasing of the deuterium excess of collected groundwater samples with increasing isotopes of oxygen. The dilution of groundwater with the recharge water suggests modern-day recharge as it is seen from high deuterium excess that exceeded the deuterium excess of LMWL and was close to MMWL.     

青藏高原水汽输送与冰芯中稳定同位素记录*

降水中稳定同位素作为水中的组成成分,与水汽来源的变化存在直接的关系。根据在青藏高原降水中稳定同位素的研究,青藏高原南北降水中δ¹⁸ O和过量氘(d)都存在着显著的空间变化,这种空间变化与西南季风夏季向北推进的位置有关。在时间变化上,青藏高原不同地区降水中δ¹⁸ O和d的季节变化特征也与水汽来源的季节变化有关,而且这种季节变化主要受控于西南季风水汽与西风带输送水汽之间的相互作用,在中国最北端的阿尔泰山区还受到极地气团的影响。由于不同的大气环流造成的水汽来源的差异,青藏高原冰芯中稳定同位素变化也存在空间差异。北部地区冰芯中稳定同位素的年际变化与当地气象站记录显示良好的对应关系,而南部冰芯中稳定同位素的变化与当地气象站降水量在年际变化上显示反相关关系。