玛纳斯河流域土壤水稳定同位素特征及运移机制

干旱区土壤水分垂直方向运移与分配,特别是膜下滴灌绿洲地区土壤水分垂直方向分布现状与运移机制尚不清楚。为探究干旱区农田生态系统水分层贡献问题,阐明农田土壤中水分运移过程,于2019年沿新疆玛纳斯河流域农田土壤进行分层采样,依次为0~5、5~10、10~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm。测定了稳定同位素δD和δ¹⁸O值,对同位素δD和δ¹⁸O值进行数据分析。结果表明： δD和δ¹⁸O最大值位于0~5 cm土层,分别为-25.64‰和-0.19‰; δD和δ¹⁸O最小值位于20~40 cm土层,分别为-108.32‰和-8.19‰。0~5 cm土层δD和δ¹⁸O值较高,表明上层比下层更易受水分蒸发作用影响,存在强蒸发效应。随土层深度增加,δD和δ¹⁸O值呈减小趋势,其中80~100 cm土层变化趋势缓慢。氘盈余值表现为山地>平原>荒漠>山前。研究表明,受长期膜下滴灌影响,加之蒸发作用强烈,玛纳斯河流域土壤水分迁移过程发生改变。     

1990-2019年中亚五国干旱状况时空变化特征及大气涛动驱动分析

咸海的迅速萎缩导致中亚五国的干旱问题引起了科学界的特别关注。为厘清中亚五国近30年来水分条件状况,探究影响其变化的气候驱动要素,本文使用帕默尔干旱指数(PDSI)对1990—2019年中亚五国干旱时空变化特征进行评估,并结合交叉小波变换揭示了大气涛动对其干旱状况的驱动影响。结果表明:中亚五国的干旱指数呈现周期性交替变化,年际变化率增大;夏秋旱、冬春湿的季节性干旱特征减弱,不同时间段的PDSI变异程度加剧,并表现出2018年后进入新一轮干期的可能。干旱程度总体呈现自西南向东北逐渐减轻、自东南山区向中西部平原逐步加重的格局;1990—2019年干旱重心由西南内陆腹地向哈萨克斯坦中西部地区转移,帕米尔和西天山山脉干旱程度呈波动上升态势。青藏高原指数(TPI)对PDSI变化表现出明显的驱动作用,在1990—2019年整个时间序列上均有较高的周期性强度,拥有1～3年(1995—2000年)、4～5年(2010—2015年)和8～10年(2015—2019年)3个明显年际尺度的震荡周期。总之, 1990—2019年中亚五国整体干旱状况趋好,干旱变异程度加剧,干旱空间分异明显, TPI在年际尺度上是驱动PDSI变化的大气涛动要素。