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。     

金沙江下游流域大气降水氢氧稳定同位素特征及水汽来源

金沙江下游流域地处干热河谷气候影响区,大气降水对该区域水文循环至关重要。分析了金沙江下游流域降水稳定同位素组成的季节变化特征及其影响因素,结合同位素示踪和HYSPLIT模型探讨了流域大气降水水汽来源。结果表明：金沙江下游流域降水δ²H和δ¹⁸O雨季偏负而旱季偏正,气温和降水量对同位素组成影响较大而高程效应不显著;流域大气降水线斜率和截距均低于全球和我国大气降水线,主要受到非平衡蒸发作用影响;流域大气降水水汽来源和昆明地区类似,雨季降水主要受到西南与南亚季风影响,旱季降水潜在来源为西风带或极地大陆气团。研究成果对金沙江下游区域水文循环具有重要指导意义。     

淮河流域大气降水氢氧稳定同位素变化规律及其气候意义

淮河流域位于我国南北气候过渡带,其复杂多变的降水过程及水汽来源是导致流域洪旱灾害易发、多发的重要因素。以全球降水同位素监测网络(Global Network of Isotope in Precipitation, GNIP)监测的多年降水氢氧稳定同位素数据为基础,探讨了淮河流域大气降水氢氧稳定同位素组成时空变化的驱动因素及其气候指示意义;通过分析氢氧稳定同位素组成(δ¹⁸O、δ²H、氘盈余)、大气降水线特征与流域气温、降水量的响应关系,解析流域不同季节大气降水水汽来源及气团移动路径。结果表明：(1)淮河流域大气降水氢氧稳定同位素组成能够指示南北气候过渡带特征;(2)同位素时空变化及异常低的大气降水线斜率、截距与局地降水环境关系不大,主要是由水汽来源差异及降水气团在移动过程中同位素分馏造成的。氘盈余示踪和HYSPLIT模型模拟结果进一步表明流域降水水汽来源及变化受季风活动的控制,冬季风和夏季风的交替进退使得淮河流域的降水氘盈余变化具有明显的“V”型特征。研究成果可为水资源调度管理、极端气候应对决策等提供科学依据。     

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。     

鄂尔多斯沙区大气降水同位素特征及其来源

在分析鄂尔多斯沙区2010—2011水文年大气降水同位素组成的基础上,结合该沙区已有的降水同位素数据,提出了最新的当地降水线方程,探讨了沙区大气降水同位素的季节变化规律。结果表明:1与全球降水线方程相比,最新的当地降水线方程δD=7.00δ18O-3.02斜率偏低,表明该地区大气降水经历了一定蒸发作用;2鄂尔多斯沙区降水同位素组成具有明显的季节性变化特征,夏季偏正而冬季偏负;3鄂尔多斯沙区冬季大气降水主要来源于西北方向,而夏季降水主要来自于东南方向。     

近二十年我国大气降水氚浓度及其变化

大气降水氚浓度的研究不仅能提供重要的背景资料,而且能为运用同位素进行环境同位素科学以及与之相关的水文学、气象学和环境学科的研究提供一种有效的手段。以我国大气降水同位素监测数据（1985年—2002年）为基础,对单个站点、多个站点进行年际尺度的氚浓度的分析,讨论了氚浓度的时空变化的趋势及气象因素、地理要素的相关性。     

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。     

秦岭山区商洛市大气降水化学组成特征及来源分析

为了解秦岭山区城市大气降水化学组成与来源,2018年1-12月共收集商洛市有效降水样品40个,分析了p H、电导率(EC)和主要离子浓度(F~-、Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+、K~+、Na~+、Ca~(2+)和Mg~(2+))。结果表明:商洛市降水p H和电导率的加权平均值分别为6.76和34.35μS/cm,降水总离子浓度加权平均值为452.89μeq/L;主要阴离子为SO_4~(2-)和NO_3~-,分别占总阴离子浓度的59.20%和31.93%,主要阳离子为NH_4~+和Ca~(2+),分别占阳离子浓度的39.21%和33.87%,中和因子(NF)也表明二者中和能力最强;总离子浓度冬季高,夏秋季低,呈现明显的季节变化特征;相关分析表明NH_4~+、Ca~(2+)与SO_4~(2-)、NO_3~-之间相关系数均大于0.7,说明商洛大气中存在着NH_4NO_3、Ca(NO_3)_2、(NH_4)_2SO_4、CaSO_4和NH_4HSO_4等物质;富集因子计算表明,SO_4~(2-)和NO_3~-主要来自人为活动,Ca~(2+)、Mg~(2+)和K~+主要来自陆源的岩石土壤风化,Cl~-主要来自于海洋源。     

青海湖沙柳河流域水汽再循环研究

陆地蒸发水汽是水循环过程的关键环节,深刻影响内陆河流域的水资源和生态环境,研究水汽再循环比例对区域水资源调配和管理具有重要意义。选取2019年5—9月份青海湖沙柳河流域13个采样点的月降水同位素数据,利用基于稳定同位素的水汽再循环模型,分析了再循环水汽对流域降水的贡献比例,以期为该流域水循环研究提供基础数据和理论参考。分析结果表明：(1)2019年5—9月份青海湖沙柳河流域逐月平均水汽再循环比例分别为11.01%、12.64%、8.13%、9.48%和14.97%,平均为11.25%;其季节变化特征明显,5月份流域水汽再循环比例开始增加然后降低,到9月份达到最大值,呈先增加后降低再增加特征。(2)各月水汽再循环比例空间分布状况存在差异性。(3)6—8月份流域河源地区水汽再循环比例均大于河口地区,从河口地区到河源地区呈现明显的增加趋势,水汽再循环比例最高值均位于流域的西北部山区。(4)5—9月份水汽再循环比例主要受500 m高度东向水汽来源和海拔影响。沙柳河流域水汽再循环是该流域重要的降水来源之一,关注流域水汽再循环有利于流域的水资源管理和有效利用。     

银川地区大气降水中氢氧稳定同位素的变化特征及影响因素分析

根据国际原子能机构（IAEA）提供的长时间系列降雨同位素资料,分析了银川地区降水同位素变化特征,并得到了银川地区大气降水线方程为8D=7．2186^180＋5．505,与全球大气降水线进行对比分析,结果证明银川地区大气降水线与全球大气降水线基本一致,但斜率和截距略偏小,且分布不均,说明银川地区大气降水受多种因素的共同影响,经相关性分析研究认为,温度效应和季节效应是其主要影响因素,雨量效应不显著,可能被温度效应所掩盖。     

淮北平原土壤水与地下水埋深及降水关系研究

为探究淮北平原夏玉米生长期土壤水与地下水埋深及降水的关系,基于五道沟实验站26 a的长系列资料,结合氢氧稳定同位素示踪法,对淮北平原夏玉米生长期的大气降水、土壤水和地下水进行了分析。结果表明：土壤平均含水率随土层深度的增加呈现出先减小后增加再减小的趋势,其中0～0.2 m土层平均土壤含水率最低,0.3～0.5 m土层土壤含水率最高。根据大气降水、土壤水和地下水氢氧同位素特征值可知：土壤水δ18O和δD平均值随土层深度的增加而减小,表明土壤水分蒸发会导致土壤重同位素富集,富集程度由土壤表层至深层递减。土壤水氢氧稳定同位素随土层深度的增加而减弱,30 cm和50 cm土层深度的土壤水变化最为明显,土壤易接受降水补给,而且土壤蒸发较为强烈。     

辽宁东南部山区极端降水指数时空变化特征及其与大气环流的相关性分析

文章结合辽宁东南部山区35个降水站点1955—2018年降水数据,对区域近10项极端降水指数时空变化特征进行分析,并定量分析其与大气环流指数相关性。结果表明,在空间上,除干湿变化特征外,其余8项极端降水指数呈现由南到北逐步递减变化规律;在时间上,最大1日、5日、雨强及极强降水4项指数呈现显著上升趋势,其余各指数呈现递减变化;各指数均与北极涛动(AO)相关程度最高,北大西洋涛动(NAO)是持续湿期影响的主要大气环流因子。研究成果对于辽宁东南部水灾害治理规划具有重要参考。     

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。     

华蓥山隧道隧址区水文地球化学特征及涌水来源识别

针对华蓥山隧道施工中可能存在的涌突水问题,本研究在现场水文地质调查,取样测试分析的基础上,对华蓥山隧道隧址区地表水、地下水和隧道涌水的水文地球化学特征进行了分析,并对隧道涌水水源进行了识别。结果表明:隧址区水体的水化学类型主要为HCO_3-Ca和HCO_3·SO_4-Ca型,水质偏弱碱性,水化学成分主要来源于岩石的风化作用;隧址区浅层地下水和地表水联系紧密,大气降水是各水体的主要补给来源;隧址区地下水补给高程为315~1467 m,在东南区域,隧道涌水主要来自三叠系上统须家河组(T_3xj)碎屑含水层和侏罗系中统新田沟组(J_2x)碎屑岩含水层,西北部主要来自三叠系下统嘉陵江组(T_1j)灰岩岩溶含水层。     

基于氧同位素(δ18O)的塔里木河下游河水向地下水的转化研究

中国西北属于干旱区,区域内发育有很多内陆河。在内陆河流域,地表水与地下水之间的转化十分明显。为探索干旱区地表水对地下水的转化特征,以便为有效开发利用水资源和预测地下水环境变化提供理论依据,本研究以塔里木河下游为研究区,对不同河段的河水与地下水进行了取样,并利用同位素技术研究了地表水对地下水的转化比率。结果表明:在塔里木河下游地区,河水向地下水的转化明显,阿拉干断面河水向地下水转化率最高;总体而言,沿河道向下游,河水向地下水的补给量呈减少趋势;本文运用质量守恒原理,并通过定量分析,得出塔里木河下游河水向地下水的平均转化率为43.36%,这对于合理利用区域内的水资源、正确评价生态输水效益具有重要意义。     

碧流河水库流域降水和径流特征变化及成因分析

为全面分析碧流河水库流域降水和径流变化特征,根据流域内1958-2011年的日降水及径流资料,运用基尼系数法、R/S分析法和小波分析法分别分析了降水和径流的年内变化特征、年际变化趋势和周期性特征。结果表明:流域内降水和径流年内分配极度不均匀,年内分配过程呈单峰型,月降水峰值在20世纪80年代后有峰值后移的特点;多年降水量和径流量均有减少趋势,径流量的减少趋势更显著,说明除降水减少外,还受其它因素的影响,如各种人类活动等;降水径流序列都呈现丰-枯交替变化周期,变化主周期均为12～16a,可能与太阳黑子周期活动有关;20世纪80年代后的径流周期较降水震荡性减弱,说明径流周期变化还受除降水外的其它因素的影响。