大气降水氚恢复序列在塔里木盆地平原区适用性讨论

文章以塔里木盆地平原区为研究对象,根据前人在该区域开展的大气降水氚序列恢复研究及其衍生成果,结合全球大气降水同位素网络数据进行讨论分析,探讨塔里木盆地大气降水氚恢复及适用性,并对绿洲带地表水、地下水氚值特征进行分析,结果表明:塔里木盆地大气降水氚浓度在2010前后已逐渐接近自然水平状态;受自然因素和人类活动影响,氚法的...     

基于同位素技术的金衢盆地水循环研究

为查明金衢盆地各水体同位素特征,弄清各水体之间的相互关系,采集了研究区降水样品、具有代表性的地表水和地下水样品,通过对大降水中氘(D)、氧(~(18)O)同位素的分析,建立了当地大气降水线,结合地表水及各类地下水稳定同位素特征,对金衢盆地水循环模式进行了分析。通过对氚(T)及~(14)C同位素的分析对地下水的更新能力进行了评价。结果表明:金衢盆地降水线斜率及截距大于全球大气降水线的;地表水、松散层孔隙潜水及红层孔隙裂隙水主要接受大气降水补给;红层孔隙裂隙水接受松散层孔隙潜水的越流补给;环境同位素富集特征表明,地下水自盆地南北两侧向盆地中心流动;松散层孔隙潜水更新能力比红层孔隙裂隙水的强。     

核爆炸产物与水文信息

像染色剂一样,核爆炸产生的放射性物质也可给水打上标记。核爆时,产生许多放射性同位素,这些蘑菇云中的同位素随着高空气流扩散到世界各地,其中包括氢的同位素氚(~3H)。氚的天然含量很低,只有几个“氚单位”(TU),一个“TU”表示每10~(1(?))个氢原子中含有一个氚原子,相当于每升水中每分钟有7.2次衰变。氚每次衰变发出一个能量为18仟电子伏的电子,(半衰期为12年),测量这个电子可以算出氚的含量。全世界的大气核爆炸试验集中在50～60年代,使得当时降水中氚的浓度增加     

李雅庄矿区地下水水化学及环境同位素特征研究

根据李雅庄煤矿水文地质勘查成果,对矿区主要含水层地下水水化学特征进行分析,并利用环境同位素方法进行水体来源研究。结果表明李雅庄矿区各含水层地下水水质存在一定差异;石炭系太原组岩溶裂隙水水质类型单一,与二叠系裂隙水相比,阴离子SO42-含量明显偏低,阳离子Na+含量则明显偏高;奥陶系峰峰组岩溶水水质相对复杂,并呈现出明显的水平分带性;奥陶系上马家沟组岩溶水与峰峰组岩溶水相比,水质类型及阴、阳离子含量均有明显差异。环境同位素研究结果表明,水样δD、δ18 O值偏离当地雨水线较远,说明太原组岩溶裂隙水及奥陶系岩溶水接受大气降水补给条件相对较差;水样氚浓度分析结果说明太原组岩溶裂隙水及奥陶系岩溶水未接受近年大气降水的补给,属于古水和新近入渗水以及二者混合水。     

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。     

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。     

吉安市大气降水化学特性及污染分析

依据2018年吉安市水文局14 个大气降水监测站点的数据,从降水pH 值、离子摩尔浓度及随时间变化趋势、离子间相关性、降水污染类型等方面分析了吉安市大气降水化学特性及污染源.分析研究表明：吉安市大气降水中硫污染较氮氧化物的污染更重,降水类型主要为燃煤型或者硫酸型污染.由于Ca2+、NH4+两个主要碱性阳离子对SO42-、NO3-两个主要致酸阴离子有很好的中和作用,其中Ca2+对降水的中和作用更明显,因此SO42-、NO3-两个主要致酸阴离子并未造成酸雨污染,吉安市大气降水类型为碱性降水.通过上述监测数据的分析以期为积极推行河长制,水资源开发利用工作提供技术支撑.     

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。     

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。     

2010—2015年三江源地区植被净初级生产力变化特征及影响因素分析

三江源地区生态环境先天脆弱,掌握其植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的时空变化特征及其影响因素对于环境保护具有重要意义。基于改进的CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型估算三江源地区2010—2015年的NPP空间分布及变化特征,引入地理探测器探讨植被、气候和地形因素及其交互作用对NPP的影响。结果表明:①整体上三江源地区NPP表现为自东向西逐渐减小的空间分布特征;2015年较2010年中部地区NPP减少最为严重,其次为西部地区,而东部NPP增加,且NPP的减少量大于NPP的增加量。②各因素对NPP的影响程度不同,从NPP空间分布现状角度分析,对NPP的影响由大到小依次为NDVI、太阳辐射、降雨量、温度、高程、坡度、坡向;从NPP动态变化角度分析,影响由大到小依次为NDVI、降雨量、太阳辐射、温度。③各因素的交互作用对NPP的空间分布现状及动态变化都表现出双因子或非线性增强作用,且NDVI与降雨量的交互作用最强。④地理探测器能够较好地指示各因素及其交互作用对NPP的影响,具有较好的效果。研究结果将为三江源地区的生态环境保护工作提供依据。     

降雨量空间分布对山洪临界雨量的影响

山洪临界雨量是山洪灾害预报预警的重要基础,受降雨、土壤含水量以及下垫面的影响,其中降雨量空间分布是重要的影响因素之一。以湖北省崇阳县高堤河流域为例,采用HEC-HMS分布式水文模型计算设计洪水,试算法计算临界雨量,提出了降雨量空间分布系数,分析了降雨量空间分布系数与临界雨量的关系,探讨了降雨空间分布对临界雨量的影响。结果表明:当降雨从上游到下游逐渐减少时,达到相同成灾流量对应的临界雨量最大,暴雨中心在下游时临界雨量最小,说明降雨量空间分布对临界雨量影响显著。由分析可知,在山洪灾害预警实践中应根据实际的降雨空间分布对预警指标适当修正,对山洪进行动态雨量预警。     

黑河流域水生态系统异质性与环境因子关系研究

以我国西北干旱区域典型河流——黑河为例,通过水生态系统野外调查、水生生物鉴定与数据整理,对黑河流域水生态系统空间异质性特征进行了分析;利用空间相关分析和主成分分析等技术方法,对流域水生态系统空间异质性特征的主要环境影响要素进行了筛选和识别分析。分析表明:在影响黑河流域水生态系统的各环境因子之间,具有一定的信息冗余和相互作用关系。绝对高度与相对高度、径流深、降水、净初级生产力等因子之间具有较好的正相关关系;而绝对高度与蒸发量、平均气温及干旱指数之间具有较为明显的负向相关关系。地形因子中海拔高度以及气候因子中降水量与干旱指数这3个环境因子指标与流域的水生态系统异质性空间分布特征关系较大,是干旱区黑河流域水生态系统空间格局宏观分异的主要环境影响因子。     

TRMM卫星降雨数据在湖南省的精度和可靠性评定

卫星降雨数据的高时空分辨率使其在洪涝灾害监测、流域水文模型模拟等方面得以广泛应用,而对卫星降雨数据的精度评定和可靠性分析仍然是当前重要的研究课题。采用中低纬度旱涝灾害频发的湖南省23个国家基准气象站的降雨数据作为地面验证数据,对最新一代TRMM卫星降雨产品(3B42V7)的精度和误差特征进行了全面评估。从日、月、年和季节的不同时间尺度以及空间分布和高程等不同的空间要素方面对比分析了1999-2012年该卫星降雨产品在湖南地区的适应情况。研究表明:TRMM卫星反演降雨数据在日尺度上与地面气象站数据的匹配情况较差,相关系数仅为0.31;而在月尺度上有显著提高,相关系数为0.88。在干旱季节(11、12、1、2月)的表现要优于湿润季节(5、6、7、8月)。3B42卫星反演降雨数据存在比较明显的空间变异性,空间要素如高程、位置分布等对卫星降雨数据可靠性的影响强于降雨量的影响。     

Verification and Application of a Bio-optical Algorithm for Lake Michigan Using SeaWiFS: a 7-year Inter-annual Analysis

In this paper we utilize 7 years of SeaWiFS satellite data to obtain seasonal and interannual time histories of the major water color-producing agents (CPAs), phytoplankton chlorophyll (chl), dissolved organic carbon (doc), and suspended minerals (sm) for Lake Michigan. We first present validation of the Great Lakes specific algorithm followed by correlations of the CPAs with coincident environmental observations. Special attention is paid to the satellite observations of the extensive episodic event of sediment resuspension and calcium carbonate precipitation out of the water. We then compare the obtained time history of the CPA's spatial and temporal distributions throughout the lake to environmental observations such as air and water temperature, wind speed and direction, significant wave height, atmospheric precipitation, river runoff, and cloud and lake ice cover. Variability of the onset, duration, and spatial extent of both episodic events and seasonal phenomena are documented from the SeaWiFS time series data, and high correlations with relevant environmental driving factors are established. The relationships between the CPAs retrieved from satellite data and environmental observations are then used to speculate on the future of Lake Michigan under a set of climate change scenarios.     

青藏高原东南部径流特征的空间规律及控制因子研究

采用青藏高原东南部的水文气象资料,对比分析了该地区23个(区间)流域的年径流深、集中度与集中期、基流系数、退水系数等径流特征及其空间分布规律,并进一步研究了这些径流特征的控制因子。结果表明:该地区径流特征的空间分布规律为年径流深从东南(700~1 300 mm)向西北(<400 mm)递减,而集中度则呈相反的空间格局(从<0.44增加到>0.59);退水系数及基流系数,在低海拔地区随高程增大而增大(分别为0.55~0.69、0.51~0.73),但在高海拔地区则随高程增大而减小(0.74~0.42、0.79~0.63)。本研究发现,青藏东南径流特征空间规律的控制因子,具有显著的区域分异:在低海拔流域(平均高程<3 000 m),降水是径流特征的主要影响因子;而在高海拔流域(平均高程>3 000 m),仅径流深和集中度受降水控制,其他特征则主要受温度、冻土、地形等条件的共同影响。可见,由于青藏高原东南部降水和冻土对气候变化敏感,该地区水资源时空分布格局将面临很大的不确定性,对此应予以充分重视。     

基于地理因子的福建省年降水空间估算模型研究

为研究福建省多年平均降水量的空间分布格局,为工农业生产、自然灾害预测、生态环境建设提供科学依据,利用福建省及周边区域35个气象站点1951—2011年降水资料,分析年均降水量与海拔、纬度、距海岸距离、坡向的相关性;同时,结合多元回归方程和克里金插值构建降水空间估算模型,反映出年均降水量空间分布的总体趋势,突出局部地区降水的差异,估算福建省1951—2011年年均降水量空间分布。结果表明:已知气象站点年均降水量估算的平均相对误差为3.4%,绝对误差为56 mm,验证站点的平均相对误差为3.6%;福建省年均降水量从东南沿海向西北山区呈现波动式上升的特点。     

微生物诱导CaCO3沉淀胶结砂室内试验研究进展

微生物诱导CaCO3沉淀（MICP）是将微生物学中生物矿化技术应用到土体加固过程中的一种方法,它具有低成本、环保等特点,国内外研究人员从不同角度对该技术开展了大量室内研究,分析与探讨了MICP技术的原理、影响因素及对土体性质的影响等。以胶结砂试验为主,归纳总结了影响MICP技术产生沉淀物的因素(离子源、pH值、温度、营养液浓度、注入速率与孔隙率),以及MICP胶结砂的土力学特性。归纳分析表明：不同钙离子源处理后生成的碳酸钙结晶形态有方解石、文石和球霰石,钙离子浓度的增加有抑制脲酶活性的作用;当细菌培养基的pH范围在8.0~9.0之间、温度在30℃~37℃时,MICP技术生成的沉淀物含量最多;营养液浓度在1.5 mol/L以下时可以有效增加沉淀物含量;不同的孔隙率、钙离子源、pH、温度都会对生成的沉淀物总量和结晶形态造成影响。     

淮河流域主汛期极端降水时空特征变异分析

以淮河水系16个片区1953年-2007年逐月降水资料为基础,选取超门限峰值序列(POT),引进广义帕雷托分布(GPD),借助L-矩估计方法,分析淮河水系主汛期年极端降雨事件的空间变化。并以淮河干流左右岸的代表性支流为研究对象,通过统计极端降水的频次和强度,结合帕雷托参数的空间变化,分析了淮河汛期极端降水的演变规律。研究发现:①不同门限值下的逐月降水量所拟合的降水极值概率分布符合广义帕雷托分布;②淮河的极端降水频次和强度右岸普遍大于左岸,与帕雷托分布形状参数和尺度参数空间分布一致性较好;③不同量级的极端降水的时空变化规律有较大差别。研究结论对淮河流域的洪涝灾害的预警和防治有一定的参考价值。     

近55年京津冀地区降水多尺度分析

以京津冀地区25个气象站点1964—2018年的逐日降水数据为基础资料,采用距平法、Mann-Kendall检验法、线性拟合及空间插值分析等方法,从多年平均降水、年内降水分配和极端降水3个尺度分析京津冀地区降水的变化特征。结果表明:（1）京津冀地区年平均降水呈不显著减小的趋势,降水变差系数为0.14~0.41。年平均降水空间上表现为“东多西少、南多北少”的特点,其中燕山山地和海河平原降水离散程度相对较高。（2）京津冀地区年内降水呈现出集中化趋势,降水主要集中在7月下旬,并呈不显著提前化趋势。降水集中度在空间上表现为由东北向西南方向逐渐减少;降水集中期在空间上呈现出由北向南逐渐增强的趋势。（3）京津冀地区极端降水在129.57~252.68 mm之间波动,约占总降水的28.6%~47.9%。极端降水与年均降水的空间分布大致相同,仅有其中7个气象站点的变化趋势稳定。