中亚高山区云下与地表降水氢氧稳定同位素时空分布特征及其水汽来源分析

基于中亚高山区7个站点的降水稳定同位素观测数据,利用Stewart雨滴蒸发模型及HYSPLIT模型,分析了云下与地表降水稳定同位素的时空分布特征及其与气象因子、地理环境和水汽来源之间的关系。结果表明:研究区地表与云下降水的δ²H和δ¹⁸O均表现出明显的季节波动,春夏富集,秋冬贫化；氘盈余则呈现相反的季节变化趋势;云下大气降水线斜率和截距均大于地表大气降水线,说明地表大气降水线受蒸发影响更显著；云下与地表降水的δ²H、δ¹⁸O和高程呈显著的负相关关系,而地表氘盈余呈现反高程效应；云下与地表降水δ¹⁸O与温度呈正相关关系,氘盈余与温度呈负相关关系,而降水量效应在云下与地表降水中均不显著；水汽输送轨迹显示,夏半年水汽主要源自西伯利亚大陆气团及局地再蒸发水汽,冬半年水汽主要源自西风带输送的北大西洋水汽,且在西风控制下的氘盈余值显著偏高。     

武汉市大气降水δD和δ~(18)O变化特征及水汽来源

为了确定长江流域中游大气降水特征和水汽来源,以全球大气降水观测网(GNIP)武汉站点多年大气降水稳定同位素数据为基础,探讨了长江中游武汉地区大气降水稳定同位素随季节变化特征。通过建立当地大气降水方程,结合气象因素和降水氘盈余变化,揭示了武汉地区不同季节大气降水水汽来源。结果表明:大气降水在降落地面之前经历了非平衡分馏过程,且平衡程度接近于东部季风沿海地区;大气降水稳定同位素表现出明显的季节性特征,且冬季和夏季降水δD和δ~(18)O值与雨量之间负相关,表现出明显的"雨量效应";大气降水水汽来源主要受季风活动的控制,冬季水汽主要来自北方大陆冷湿气流,而春季降水表现出局地蒸发来源,夏季和秋季降水来源受西南季风和东南季风的双重影响。     

高寒干旱区降水氢氧稳定同位素组成及其水汽来源：以昆仑山北坡格尔木河流域为例

降水来源是高寒干旱区水文循环研究中的重要内容。本研究以格尔木河流域山区段纳赤台水文站为研究点,收集2019年6—10月的51个降水事件样品,开展了降水氢氧(H-O)稳定同位素组成及其水汽来源研究。结果表明:(1)降水δ~(18)O与δ~2H值变化显著,气温是其变化的主控因素;(2)降水经历了多次蒸发-凝结过程,其同位素值大多落在全球降水线上方;(3)山区降水线方程为δ~2H=7.4×δ~(18)O+13.2,可视为流域降水线方程,为流域水循环研究提供可靠的参考。氘盈余分析揭示了西风环流及局地水汽循环是流域山区降水的主要贡献者。HYSPLIT模拟进一步表明流域山区高空水汽由西风环流携带而来而低空水汽还与内陆水体蒸发有关。该成果有助于深入理解高寒山区水汽循环理论,可为当地水资源管理决策提供科学依据。     

太原地区大气降雨的氢氧同位素特征研究

大气降雨中氢氧同位素特征的研究是利用同位素理论研究水循环的基础。为了研究太原地区大气降雨的水汽来源、当地大气降水线及降雨过程中的蒸发效应,利用观测数据对太原地区大气降雨中氢氧同位素特征进行了分析。结果表明:在当地季风气候的影响下,大气降雨中的同位素组成具有明显的季节性变化;氘盈余值的变化范围较大,说明形成当地降雨的水汽来源区的空气湿度变化较大;研究区降雨主要来源于海洋,当地地表水体的蒸发对当地大气降雨几乎无影响;当地大气降水线的斜率小于全球大气降水线,但大于蒸发线,说明雨滴在降落的过程中发生了一定程度的蒸发。研究结果可为太原地区地表-地下水循环的研究提供一定的依据。     

武汉市大气降水的氢氧同位素变化特征

为了解武汉市降水同位素组成,收集武汉市2011—2013年大气降水中氢氧稳定同位素,并结合气象资料和国际原子能机构(International Atomic Energy Agency,简称IAEA)提供的1986—1998年的数据资料,建立了武汉市地区大气降水线方程,分析了武汉地区大气降水中稳定同位素的变化特征。结果表明:武汉市地区降水线为δD=8.29 δ¹⁸O+7.44,与中国大气降水线相接近;降水中氢氧同位素组成季节变化明显,春季降水中δ¹⁸O值最大,而夏季最小;武汉市降水中δ¹⁸O值呈现上升趋势,降水中δ¹⁸O与气温和降水量均呈现负相关关系,且在时间上是多变的。水汽源是控制武汉市大气降水中氢氧同位素组成的重要因素。     

太行山两侧地区大气降水氢氧同位素特征研究

基于石家庄、太原两地区1986-1988年间大气降水氢氧同位素和气象资料,分析了两地区大气降水稳定同位素的变化特征,结果表明:①两地区大气降水δD和δ18O都表现出明显的“夏高冬低”的季风气候降水特征;②两地区大气降水线方程的斜率和截距都比中国降水线方程的小;③两地区氘盈余值d相对很小,但整体都表现出“冬高夏低”的季节变化特点;④石家庄地区大气降水δ18O与温度间呈较明显的正相关性、与降雨量呈微弱的正相关关系,太原地区大气降水δ18O与温度间正相关性较弱、与降雨量负相关性较明显.     

同位素技术在内陆河水循环研究中的应用前景

介绍了同位素技术的原理,初步探讨并提出了同位素技术应用在气候变化对内陆河流域水循环影响研究中的思路和重点,主要包括水汽来源分析、区域降水线与蒸发线特征分析、氘盈余的分布特征及古气候信息的提取等方面。通过创新气候变化背景下的内陆河流域水循环变化的研究模式,可为盆地内水循环理论与大气水文学的建立提供依据。     

欧洲地中海气候区大气降水同位素组成分析

基于国际原子能机构和世界气象组织在全球范围内降水中同位素观测计划提供的2000~2010年地区数据,分析研究区数年内稳定同位素与季节、降水、纬度等因素的变化规律。结果表明:在降水量和温度的影响下,降水中的同位素表现为温度与δ~(18)O和δD值呈正相关,δ~(18)O和δD均在夏季明显偏重,冬季偏轻,δ~(18)O、δD与降水量分别呈现出夏季负相关,冬季正相关。随着纬度和海拔的增加,δ~(18)O和δD逐渐变轻。研究区大气降水线方程表明:该地区在降水下落过程中水汽经历了以动力分馏作用为主的二次蒸发,致使重同位素在雨水中富集。氘盈余值低于全球平均值,该地区的水汽来源区气候条件相对湿润。     

湖南省地热水氢氧同位素特征分析

本文通过研究湖南省地热水的氢氧同位素特征,来分析地热水的补给来源以及~(18)O的漂移和地热水的水-岩相互作用的强弱程度。对各个构造单元的氢氧同位素箱线分布图、δD-δ~(18)O值的关系分布图和氘过量d值的特征进行分析,结果表明:地热水的补给来源、形成环境和水-岩相互作用的程度基本是相似的,δD和δ~(18)O值大部分分布在区域大气降水线附近,说明湖南省地热水主要补给来源为大气降水,但有少量地下冷水的混入;各构造单元氘过量d值几乎都小于区域大气降水方程截距,说明湖南省地热水的水-岩相互作用的程度是比较强烈的,也解释了δD和δ~(18)O值偏离大气降水线的原因。该研究在一定程度上丰富了同位素研究在地热资源领域的成果。     

西安地区降水稳定同位素变化特征及影响因素

在全球大气降水同位素观测网西安站的大气降水同位素资料基础上,结合该地区实际气象数据资料,分析了西安地区大气降水中稳定同位素的组成,并建立了西安地区的大气降水线方程,揭示了该地区大气降水线分布特征的差异性和温度、降水量及水汽压对大气降水稳定同位素的不同影响。结果表明:年度尺度上,西安地区大气降水中稳定同位素与温度成正相关,与降水量成负相关,δD与水汽压成负相关,δ~(18)O与水汽压成正相关。     

淮河流域陆地水储量与干旱指标分析

基于GRACE卫星数据、MODIS数据和降水数据分析了2003—2016年淮河流域陆地水储量、植被指数和降水的多年时空变化,并探究标准化陆地水储量指数(SWSI)、标准化降水指数(SPI)与条件植被指数(VCI)对流域干旱的指示性。结果表明:淮河流域陆地水储量呈显著下降趋势,降水量微弱下降,植被覆盖率显著上升;SPI与VCI相关性较高,与SWSI变化较为一致;SWSI与SPI指示的不同等级干旱月份数量基本相当,明显小于VCI;SPI对淮河流域历史干旱存在漏报,VCI指示的干旱等级略偏高;SWSI整体表现较为良好,能够有效监测淮河流域旱情。     

贵州纳朵洞滴水氢氧同位素变化特征及气候意义

通过对贵州关岭纳朵洞洞内滴水和池水及洞顶上方土壤渗透水、表层岩溶泉点和大气降水的水文水化学特征及氢氧同位素2个水文年的动态观测,结合当地气象数据,分析了纳朵洞洞穴滴水δ~(18)O和δD变化特征及其对地表气候变化的响应。结果表明:1纳朵洞4处滴水点的δ~(18)O和δD均分布在靠近当地大气降水线的右下方,说明滴水的δ~(18)O和δD体现了当地大气降水δ~(18)O和δD的平均水平;2纳朵洞大气降水和土壤渗透水中δ~(18)O和δD存在明显的季节变化,冬春偏重,夏秋偏轻;3纳朵洞滴水、池水和表层岩溶泉的δ~(18)O和δD季节变化不明显,但变化趋势趋于一致,记录了年际降水量的变化,反映了研究区的旱涝情况。研究结果可为利用洞穴石笋研究古气候特征提供依据。     

Drought variability and its connection with large-scale atmospheric circulations in Haihe River Basin

Drought is one of the most widespread and devastating extreme climate events when water availability is significantly below normal levels for a long period. In recent years, the Haihe River Basin has been threatened by intensified droughts. Therefore, characterization of droughts in the basin is of great importance for sustainable water resources management. In this study, two multi-scalar drought indices, the standardized precipitation evapotranspiration index(SPEI) with potential evapotranspiration calculated by the Penmane Monteith equation and the standardized precipitation index(SPI), were used to evaluate the spatiotemporal variations of drought characteristics from 1961 to 2017 in the Haihe River Basin. In addition, the large-scale atmospheric circulation patterns were used to further explore the potential links between drought trends and climatic anomalies. An increasing tendency in drought duration was detected over the Haihe River Basin with frequent drought events occurring in the period from 1997 to 2003. The results derived from both SPEI and SPI demonstrated that summer droughts were significantly intensified. The analysis of large-scale atmospheric circulation patterns indicated that the intensified summer droughts could be attributed to the positive geopotential height anomalies in Asian mid-high latitudes and the insufficient water vapor fluxes transported from the south.     

近十年中国陆地水储量变化及其时空分布规律

利用GRACE重力卫星数据分析了我国及十大流域近十年水储量变化趋势、年变化特征、年内分布特征以及时空分布规律,结合TRMM降水数据分析了水储量与降水的关系。研究结果表明:近十年,中国水储量变化趋势具有空间差异性,西南大部、华北平原及黄河中下游、西北准噶尔盆地一带水储量呈减少趋势,东南部、长江大部分区域、长江黄河源头以及塔里木盆地区域水储量呈增加趋势;中国水储量年变化幅度较小,淮河、海河、珠江、松花江流域振幅较大,西北诸河流域振幅最小,全国除黄河、海河和西北诸河流域外,流域水储量年变化与降水年变化均呈显著正相关,东南诸河、珠江、长江流域相关系数均达0.7以上;年内分布上,我国冬春季水储量亏缺,夏秋季水储量盈余,3月-4月西南诸河及长江流域水储量亏缺严重,7月-9月则盈余较大,华北平原5月-7月水储量有亏缺,其他月份则水储量略为盈余。此外,黄河、长江、东南诸河、西南诸河以及珠江流域水储量与降水量年内分布一致性较好,西北诸河流域2月-4月份水储量与降水一致性较差,其他月份一致性较好,而其它流域则一致性较差。     

1960年-2010年淮河流域降水量时空变化特征

采用淮河流域25个代表性站点降水量资料,运用线性回归法、累计距平法以及Mann-Kendall趋势检验与突变检验的方法综合分析了该流域降水量在时间上与空间上的变化特征。结果表明:在时间尺度上,淮河流域多年降水量总体上呈现微弱的上升趋势,但中间多年都保持下降的趋势,突变起始年为1965年;在空间尺度上,淮河流域降水量由南向北逐渐减少,上游、中游多呈现上升趋势,下游多呈现下降趋势。对淮河流域时空上的降水量的趋势特征和突变特征分析,可以为淮河流域的洪涝灾害防治提供参考依据。     

基于Delta方法的淮河流域气候变化预测分析

为了预测气候变化对区域水文要素变化的影响,以淮河流域蚌埠以上区域为例,利用全球气候模式CSIRO和HadCM3,分别预测了同一情景下,淮河流域3个未来时段的降雨和温度变化。通过Delta变换对未来3个阶段的数据进行降尺度处理,运用曲线拟合的方法提出了蒸发函数模型。将预测出的气温作为蒸发函数模型的输入因子,模拟了淮河流域未来的蒸发过程。结果表明, 该区域未来时段的降雨、气温和蒸发量均比历史观测值有所上升。     

苏北海岸带浅部弱透水层孔隙水咸化过程

由黏性土构成的弱透水层中的孔隙水很大程度上还保留着地下水形成演化的水文环境信息。为探讨海岸带浅部弱透水层孔隙水咸化过程,提取苏北海岸带H1及H2钻孔35 m以浅的弱透水层孔隙水,分析了孔隙水水化学及氘氧同位素特征。结果表明:H1孔与H2孔相距7 km,H1孔孔隙水TDS为3.6~9.9 g/L,H2孔孔隙水TDS为12.5~37.0 g/L;水化学组分中,相对于区域地下淡水体,Br^-明显富集,相对于海水组成,Na⁺、Ca²⁺浓度变化各异;δD、δ¹⁸O值呈现随深度增加再降低的趋势,在10.1 m处最富集;同时孔隙水δD、δ¹⁸O值明显聚集在当地雨水线和海水混合线交点下方。δD-δ¹⁸O、Cl-Br关系指示孔隙水主要起源于原始的全新世海水,后期被大气降水稀释淡化,但位于盐场的H2孔孔隙水受到盐场卤水混合的影响;孔隙水中Na⁺、Ca²⁺的富集或衰减反映了孔隙水咸化过程中发生了明显的水岩相互作用。     

基于标准化降水指数的淮河流域干旱 演变特征分析

利用淮河流域35个气象站点的降水资料,采用标准化降水指数(Standardized Drecipitafion in- dex , SP1)分析了淮河流域近50年(1961 } 2010年)的年度干旱指数,并利用干旱发生频率、干旱站次比和干旱强度三项干旱指标分析了淮河流域的干旱演变特征。研究结果表明,近50年来,淮河流域以轻旱、中旱为主,重旱、特旱相对较少,有干旱发生面积有逐年递减而发生强度呈增强趋势。在当前气候变化背景下,淮河流域干旱对农业生产的不利影响有减小的趋势。