石羊河下游青土湖大气降水氢氧同位素特征及水汽来源

青土湖属于季风边缘区内陆河尾闾封闭湖泊,以其生态脆弱性和气候敏感性是古气候、古环境等全球变化环境研究的理想区域。降水是干旱区生态系统水循环的重要输入因子,研究降水氢氧同位素特征及水汽来源对全球气候变化背景下青土湖水资源管理具有重要的理论和实践意义。基于氢氧稳定同位素技术,通过分析青土湖5月～10月6个月21个大气降水氢氧同位素组成及与环境因子的关系,结合HYSPLIT模型模拟大气降水气团传输途径和过程,判定该地区水汽来源。结果表明:5月-10月大气降水氢氧稳定同位素关系的线性方程LMWL为δD=6. 67δ~(18)O-1. 01(n=21,R2=0. 95);大气降水的δ~(18)O变化范围为-16. 97‰～3.23‰,平均值为-5. 36‰。δD的变化范围为-118. 36‰～15. 63‰,平均值为-36. 82‰。过量氘(d-excess)介于-23. 64～21. 93‰,均值为6. 03‰,低于全球平均值(10‰)。降水δ~(18)O与降雨量显著相关,但温度效应不显著。受西风水汽、局地人工季节性湖面蒸发和亚洲季风的影响,青土湖大气降水水汽来源的季节性明显,夏季主要来源于西风环流、东南季风及局地蒸发,秋季来源于西伯利亚和蒙古的极地大陆气团。连续多年生态补水形成的人工季节性湖面蒸发成为夏季降水水汽来源之一,对改善湖区生态环境具有重要的意义。     

塔什库尔干河流域河谷大气降水同位素特征与水汽输送路径

利用塔什库尔干河流域河谷2018年9月—2020年5月的降水事件的大气降水同位素数据,以及流域河谷代表性气象站点温度、降水、相对湿度等气象资料,分析降水中δ¹⁸O、δ²H和氘盈余(d-excess)变化特征,探讨影响因素,并基于拉格朗日后向轨迹模型(HYSPLIT)追踪解析流域河谷大气降水的水汽输送路径。结果表明：(1)降水δ²H、δ¹⁸O值总体上呈现夏季富集、冬季贫化的季节变化特征,且具有显著的温度效应(1.33‰·℃-1),但未见显著雨量效应;(2)局地大气降水线方程为δ²H=7.63δ¹⁸O-3.55,呈现出显著的干旱气候特征;(3)HYSPLIT模拟结果表明研究流域降水水汽主要受西风环流和局地水汽再循环影响,其中夏半年局地水汽蒸发占比54.09%,冬半年西方路径中较长距离输送占比45.53%。8月源自印度洋的水汽可绕过青藏高原到达研究区域。成果可为塔什库尔干河流域水资源管理和气候应对提供参考依据。     

喀什河流域降水同位素特征及水汽来源分析

利用喀什河流域山区2017-07—2018-06大气降水同位素数据,以及流域山区温度、降水气象资料,分析了降水中δ18O、δD和氘盈余(d-excess)变化特征,讨论了δ18O与气温、降水量的关系,通过利用HYSPLI模型追踪分析流域山区大气降水的水汽来源.结果表明:(1)流域内降水中δ18O季节变化明显,夏季δ18...     

渭南大气降水中氢氧同位素特征与水汽来源关系

利用渭南大气降水δD和δ~(18)O实测值及相关的气象观测资料,分析了降水δD和δ~(18)O的特征及其变化与水汽来源的关系。结果表明:大气降水的同位素值变化幅度大,且呈现春季高、其他季节较低的季节变化;大气降水线的斜率低于全球大气降水线,截距接近且略高于全球大气降水线;大气降水的δ~(18)O与温度效应相关关系非常弱,温度效应不存在,存在降水量效应,但春冬季不显著,夏秋季较显著;大气气团来源的后向轨迹显示,冬半年降水水汽主要受控于西风环流,同时存在少有的局地蒸发作用,夏半年水汽来源于东南和西南海洋蒸发水汽,明确了氢氧稳定同位素存在季节变化的原因。     

黑河中游河岸带柽柳水分来源的~(18)O同位素示踪研究

运用18O稳定同位素,示踪了黑河中游河岸柽柳林2009年6月与8月两个时期的水分来源,分析了其水分利用模式。结果表明:柽柳茎干水两期的δ18O值分别为-8.32‰、-10.41‰,具有明显的差异,6月柽柳主要利用40~60cm土壤水分,而在8月则主要利用60cm以下深层土壤水或地下水;两个时期柽柳的水分初始来源均主要为地下水,不直接利用当地夏季降雨与河水,河岸柽柳之所以形成这种水分利用策略,与研究区气候干旱且存在强烈的河水-地下水相互作用密切相关。     

乌鲁木齐大气降水稳定同位素与水汽来源关系研究

利用GNIP（Global of Isotope in Precipitation）乌鲁木齐站点1986-2003年大气降水稳定同位素资料和美国国家环境保护委员会/国家大气研究中心（NCEP/NCAR）再分析资料,通过研究乌鲁木齐地区17年（1986-2003）大气降水的氢、氧稳定同位素组成,提出了局地大气降水线方程为...     

包头地区大气降水δD和δ~(18)O变化特征浅析

大气降水中氢氧稳定同位素包含着水循环演化过程中的历史信息,对揭示水资源的形成及演化机制具有重要的意义。文中根据包头站大气降水中稳定同位素和气象资料,分析了包头地区(1986-1992年)大气降水的氢氧稳定同位素的变化特征及其与气温和降水之间的关系,发现该区氘盈余值(d)具有冬季高夏季低的特点,且d值接近全球大部分地区降水的d值(10‰)。该区大气降水中δ18O值具有夏季高冬季低,δ18O的温度效应显著,而降水量效应只在夏半年(4-9月)间显著。同时提出了包头地区当地大气降水线方程为δD=6.4δ18O-4.07,与全国及全球降水线方程相比,反映出干旱的气候特征。     

基于蒸发皿实验的大气水汽氢氧稳定同位素模拟

大气水汽氢氧稳定同位素直接反映了水在大气中输送、混合和相变等过程的关键信息,通过蒸发皿实验可以模拟大气水汽氢氧稳定同位素组成,但模拟方法的可靠性仍需要实测资料的验证.于2019年9-11月在甘肃兰州进行了蒸发皿实验,对逐日大气水汽氢氧稳定同位素进行模拟,同期利用在线大气水汽氢氧稳定同位素分析仪进行实时监测从而对模拟结果...     

MixSIAR和IsoSource模型对比分析天山北坡不同灌木的夏季水分来源

本研究旨在为量化植物水分来源选取模型时提供一定参考。结合氢氧稳定同位素技术量化植物水分来源的常用方法主要有MixSIAR模型和IsoSource模型，不同模型的量化结果各不相同，存在差异，择优选取模型对减少结果的不确定性具有重要意义。本文以天山北坡山前灌木带两种优势树种黑果栒子（Cotoneaster melanocarpus）和异果小檗（Berberis heteropoda）为研究对象，分别于2019年和2021年7—9月测定了植物木质部水和潜在环境水源的稳定氢氧同位素组成，运用MixSIAR和IsoSource模型分别量化植物水分来源，对比分析两种模型的计算结果，根据均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）和参数R对模型量化结果进行评价。结果表明：（1）两种模型对植物主要潜在水源的量化结果存在差异，造成差异的原因与两种模型的计算原理不同有关。（2）两模型量化得到植物主要潜在水源一致的前提下，IsoSource模型量化的结果数值大于MixSIAR模型。（3）通过RMSE与参数R的结果均表明本研究中IsoSource模型对植物水源量化结果的准确性高于Mix...     

Linkage between precipitation isotopes and water vapor sources in the monsoon margin: Evidence from arid areas of Northwest China

The isotope composition in precipitation has been widely considered as a tracer of monsoon activity. Compared with the coastal region, the monsoon margin usually has limited precipitation with large fluctuation and is usually sensitive to climate change. The water resource management in the monsoon margin should be better planned by understanding the composition of precipitation isotope and its influencing factors. In this study, the precipitation samples were collected at five sampling sites(Ba...     

石羊河下游青土湖白刺灌丛水分来源及其对生态输水的响应

通过测定人工湖面不同距离白刺灌丛生长季降水、土壤水、地下水、植物水的稳定氢氧同位素变化特征,结合IsoSource模型,定量分析了白刺灌丛生长季的水分利用策略。结果表明:随样地与人工湖面距离的增加,0-200m水平范围白刺灌丛各土层平均土壤水分逐渐减小,其中0m样地最高为10.02%,200m样地最小为5.24%,对250m-600m样地各土层平均土壤水分的影响不大。受蒸发及降水季节变化的影响,白刺灌丛0-70cm土壤水及其δ~(18)O变化剧烈。土壤水的δ~(18)O介于-8.78‰～16.39‰,平均值为0.14‰。地下水的δ~(18)O介于-4.19‰～-3.55‰,平均值为-3.89‰。降水的δ~(18)O介于-17.31‰～3.37‰,平均值为-6.36‰。湖水的δ~(18)O介于-1.84‰～11.66‰,平均值为3.02‰。木质部水的δ~(18)O介于-5.98‰～2.74‰,平均值为-3.59‰,各样地不同土层土壤水分δ~(18)O差异显著(P<0.05)。随样地与人工湖面距离的增加,白刺灌丛逐渐利用更深层次的土壤水及地下水。     

黄河上中游流域夏季降水预测的概念模型

选取黄河上中游流域43站1961-2006年夏季降水量作为研究对象,应用线性相关分析、EOF分析等方法,分析了流域内夏季降水与北半球100hPa、500hPa、海平面气压、海表温度、地面射出长波辐射(OLR)、青藏高原和西北干旱区地面气温以及74项环流特征量等资料前期至同期的关系,建立了该区域夏季降水气候预测的概念模型。     

基于干燥指数的洮儿河中上游地区水分适宜性的时间变化特征分析

根据洮儿河中上游地区1961-2012年的气象水文资料,计算了其干燥指数,利用干燥指数评价其水分适宜性.结果表明:近52年以来,洮儿河中上游地区的干燥指数呈下降趋势,但下降趋势不明显,多年平均干燥指数为2.36,水分较不适宜;1961-2012年干燥指数的四季变化中冬季的干燥指数最大,为18.59,水分不适宜,夏季的干燥指数最小,为1.35,水分较适宜;洮儿河中上游地区干燥指数在1983年左右发生了一次由增大到减小的突变,在1995年左右发生了一次由减小到增大的突变,各时段的水分状况均为较不适宜;干燥指数包含了多个不同的时间尺度的周期变化和演变特征,主要有4-6年、11年和29年三种尺度的周期变化规律,在未来几年内,洮儿河中上游地区干燥指数将处于偏小期,水分适宜状况好转.     

1961-2010年白龙江上游水文气象要素变化规律分析

以1961-2010年白龙江流域月均温、月降水和上游武都水文站月径流资料为基础,采用Mann-Kendall法、R/S分析法和Morlet小波分析法,研究了白龙江上游水文气象要素的变化特征,并采用多元线性回归分析法探讨了气候变化和人类活动对径流变化的影响.结果表明:近50年来白龙江上游气温显著上升,降水微弱减少,径流显著减少.在未来一段时段内气温仍将持续上升,降水微弱增加,径流持续减少.气温、降水、径流具有多时间尺度特性,年均温、年降水和年径流有6-7年、12-13年、20年准周期.1961-1990年径流变化主要受气候变化影响,人类活动影响较小.1991-2010年径流变化受气候变化和人类活动的综合影响,两者作用相当.     

Identifying water vapor sources of precipitation in forest and grassland in the north slope of the Tianshan Mountains,Central Asia

Identifying water vapor sources in the natural vegetation of the Tianshan Mountains is of significant importance for obtaining greater knowledge about the water cycle, forecasting water resource changes, and dealing with the adverse effects of climate change. In this study, we identified water vapor sources of precipitation and evaluated their effects on precipitation stable isotopes in the north slope of the Tianshan Mountains, China. By utilizing the temporal and spatial distributions of preci...     

清代汉江上游洪涝灾害及其影响研究

根据地方史料记载,统计出清代汉江上游陕南段洪涝灾害的发生规律。结果表明:清代洪涝灾害总体上表现出增加的趋势,公元1814年以前平均3.09年发生1次;公元1814年以后明显增多,且出现了两次洪涝灾害的高发期。其中1814～1853年间发生34次,平均1.18年1次;1884～1893年间发生了9次,平均1.11年1次。受到东南季风、西南季风和西北季风大气环流形势演变的影响,夏秋两季是汉江上游洪涝发生频率较高的时期,其中又以初夏和秋季为主。这些洪涝灾害的发生与气候变化及移民垦殖对于流域植被的破坏有密切关系。