胶莱平原大气降水氢氧稳定同位素特征研究

区域大气降水稳定同位素组成是利用同位素技术研究区域水循环所必须的前提,对于深入了解水循环过程具有重要意义。本研究基于降水样品,分析了胶莱平原及周边地区降水氢氧稳定同位素特征,探讨了降水同位素的环境效应,并通过对比分析不同水汽输送路径站点的降水同位素季节变化趋势,揭示了胶莱平原大气降水水汽来源。结果显示：胶莱平原大气降水线LMWL为δ²H=6.38δ¹⁸O+0.72,胶莱平原大气降水δ¹⁸O存在较显著的温度效应和降水量效应,高程效应不显著。6—9月,胶莱平原降水水汽主要受控于东亚季风,水汽主要来自相邻太平洋海域蒸发水汽;10月—次年5月,胶莱平原降水水汽主要受控于西风,水汽来源于局地蒸发,受极地水汽影响较小。本研究结果将为胶莱平原地表水—地下水—海水之间的相互转化及水循环研究提供基础。     

湘东北地区大气降水和地下水的氢氧稳定同位素研究

深入认识湘东北地区的水文循环过程,对规范该区水资源的有效利用和减缓该区生态环境问题具有重要意义。在2021年10月—2023年2月,对该区金井镇的大气降水和不同深度（~4.7 m和~61 m）井水每月开展样品采集和测试。该区大气降水稳定同位素值（δ¹⁸O、δD）呈现夏半年偏负、冬半年偏正,且氘盈余、水汽通量和HYSPLIT模型分析结果显示,在夏季,影响该区降水气团主要来自暖湿的海洋洋面,冬季主要来自稳定的南支西风和局地水汽输送。浅井水和深井水的δ¹⁸O和δD与该区大气降水δ¹⁸O和δD的均值接近,变幅较小且呈现夏季偏正冬季偏负的特征,说明地下水受到大气降水的补给,但可能滞后于大气降水的变化。然而,不同深度地下水对大气降水的响应机制和滞后时间,还需进一步研究。     

黄土高原大气降水δ18O的空间分布

大气降水δ¹⁸O值的空间分布可以为理解现代大气中的水分输送提供空间信息,也可以为解释古气候代用指标的环境意义提供基础。本文整理了黄土高原44个站点的实测降水δ¹⁸O数据,基于纬度和海拔构建回归模型并得到了黄土高原降水δ¹⁸O的同位素景观图谱,结合实测资料和图谱结果分析了降水δ¹⁸O的年内变化和空间分布特征,并评价了两种全球降水同位素景观图谱产品的适用性,得出以下结论：（1）黄土高原降水δ¹⁸具有明显的年内变化特征,春夏季相对富集,秋冬季较为贫化。（2）黄土高原降水δ¹⁸O高值区多出现在南部的渭河谷地一带,低值区则主要出现在西部高原山地和北部边缘。（3）黄土高原北部与西部降水δ¹⁸温度效应更为明显,向南和向东延伸,温度效应逐渐弱化。（4）两种全球降水同位素景观图谱产品对δ¹⁸值的最佳模拟结果均出现在夏季,冬季模拟较差。     

粤西云浮市大气降水δ18O与水汽来源的关系

2005-04-05～2006-04-01期间在粤西云浮市采集了59次具有显著天气过程的大气降水样品, 并进行了稳定氧同位素测试, 结果显示此期间云浮市大气降水中δ¹⁸O值波动于-12.47‰～-0.18‰之间, 平均值为-4.91‰; 夏秋季(5～9月)的δ¹⁸O值相对偏低, 多数在-10.00‰～-5.00‰, 平均-6.30‰; 冬春季(11月～次年4月)的δ¹⁸O值相对偏高, 多数在-3.00‰～-1.00‰, 平均-2.20‰. 这些δ¹⁸O值与它们相应的气温、水汽压(e)呈较为显著负相关, 相关系数(R)均达-0.60, 而与降水量的负相关性较差, 相关系数(R)为-0.33. 与大致同时期的广州降水中δ¹⁸O月平均值相比, 云浮降水中δ¹⁸O呈相对低值, 可能与云浮市受到了较强的西南季风叠加影响有关. 后推气流轨迹的结果表明, 这些大气降水δ¹⁸O值在前汛期(4～6月)、后汛期(7～9月)和非汛期(10月～次年4月)中的变化很大程度上受不同水汽来源决定, 表明降水δ¹⁸O值在一定程度上具有指示水汽来源的作用: δ¹⁸O值偏高的大气降水其水汽可能主要来源于西太平洋的副热带海区(包括我国南海海域)的变性热带太平洋暖气团; 而δ¹⁸O值偏低的大气降水其水汽则来源于印度洋和孟加拉湾的变性热带海洋气团.     

上海地区大气降水中氢氧同位素特征及其环境意义

本研究基于上海地区2016年9月～2017年8月期间采集的大气降水样品,测定并分析了雨水中δD、δ¹⁸O和δ¹⁷O特征,进一步探索氘盈余（d值）和¹⁷O盈余的环境意义。结果显示：（1）降水同位素年内变化明显,δD、δ¹⁸O和δ¹⁷O同位素比值冬春偏重、夏秋偏轻,单次降水过程中同位素呈不断贫化的趋势;（2）δ¹⁸O存在降雨量效应和反温度效应：大气降水线方程、d值显示上海地区气候整体温和湿润,蒸发作用相对较小;冬春季降水较少,相对湿度较小,同位素较富集;夏秋季降水较多,相对湿度较高,同位素较为贫化;（3）综合分析¹⁷O盈余,发现上海地区大汽降水的水汽处于从海洋向陆地转移的过程当中,在运移过程中受到沿途陆表蒸发,且雨季的大气降水来源主要为海洋气团,干季主要来源于内陆,以本地蒸发为主。     

哈尔滨大气降水氢氧稳定同位素特征及水汽来源

大气降水同位素的研究对于深入理解地区水循环特征具有重要意义.而基于降水样品实测数据在高纬度寒冷地区的研究尚不多见.本文基于2020年7月—2021年6月一个水文年周期内68个大气降水样品,测定了降水中的δD和δ¹⁸O,分析了哈尔滨降水稳定同位素特征及水汽来源.结果表明：①哈尔滨大气降水中δD和δ¹⁸O平均值分别为-89.33‰和-12.46‰,具有明显的冬低夏高的特点,年内变化范围均较大,分别为-275.50‰~-3.67‰和-35.68‰~-1.10‰,较全球平均值低67.33‰和8.46‰,较中国平均值低39.33‰和4.46‰.②哈尔滨大气降水线方程为：δD=7.66δ¹⁸O+6.29（R²=0.98）,斜率和截距与全球的8和10和中国大气降水线的7.9和8.2接近,与东北地区大气降水线的7.20和-2.39相比,斜率差异较小而截距差异明显.③氢氧同位素与气温之间的拟合方程为：δD=0.34T-15.40（R²=0.41, p<0.01）,δ¹⁸O=2.52T-111.18 （R²=0.38, p<0.01）,说明哈尔滨降水同位素具有极显著的温度效应.④过量氘（d-excess）的变化范围为-7.63‰~22.98‰,根据降水量计算得到的加权平均值为10.47‰,说明哈尔滨降水主要以陆地气团为主导;d与气温T之间的拟合关系为：d=-0.19T+11.99（R²=0.13, p<0.01） ,与相对湿度RH之间的拟合关系为：d=0.13RH+0.14 （R²=0.07, p<0.05）;⑤哈尔滨大气降水的水汽来源从全年的气团后向模拟结果来看是由大西洋水汽,北冰洋的水汽,太平洋水汽以及局地蒸发四部分组成,并且来自局地蒸发的陆地气团的比例始终占1/2以上.     

贺兰山油松年轮中稳定碳同位素含量和环境的关系

植物中稳定碳同位素δ¹³C变化和环境关系密切,通过研究贺兰山油松(Pinus tabulacformis)植物纤维素中稳定碳同位素δ¹³C和环境之间的关系,发现该地区树轮纤维素中稳定碳同位素序列和大气中CO₂的含量关系密切,据此可以推算大气中的CO₂浓度的变化情况.研究还发现植物纤维素中稳定碳同位素δ¹³C的变化和生长年1～7月的总降水量显著负相关(r=-0.515,a=0.05),而和当年6～8月的平均气温显著正相关(r=0.427,α=0.05).通过对比树轮纤维素稳定同位素δ¹³C值和太阳黑子之间的关系,发现太阳黑子活动最强的年份往往对应较高的树轮纤维素δ¹³C值.     

长江源区降水氢氧稳定同位素特征及水汽来源

基于长江源区冬克玛底流域2014年5～10月连续采集的73个降水同位素数据,结合相关气象资料,分析了降水中δD、δ~(18)O及氘盈余(d-excess)变化特征,讨论了δ~(18)O与气温、降水量的关系,利用HYSPLIT模型追踪流域降水的水汽来源并估算不同水汽来源对降水量的贡献比例.结果表明:研究区降水中δ~(18)O和δD变化范围分别为-26.5‰～1.9‰和-195.2‰～34.0‰,且δ~(18)O和δD值随时间变化波动较大,与不同来源水汽输送有直接的关系;区域降水线的斜率和截距均大于全球大气降水线,与青藏高原北侧地区的降水线相近;不同降水类型中的δ~(18)O和δD的关系差异显著,主要与水汽来源和形成降水时的气象条件有关;由于受局地蒸发水汽及水汽输送过程影响,流域大气降水d-excess值整体上相对偏大;研究区的降水同位素存在显著的降水量效应,但不存在温度效应,表明降水量对大气降水中稳定同位素含量的控制作用更强;水汽来源轨迹表明,研究区大气降水水汽来源主要有西南季风携带的海洋性水汽、局地蒸发水汽及西风输送水汽,对降水量的贡献比例分别为43%、36%和21%.该研究结果有助于进一步了解长江源头区冬克玛底流域的大气环流特征及水循环过程.     

重庆地区大气场降水中氢氧同位素变化特征及与大气环流的关系

根据2015年4~10月重庆地区61场降水稳定同位素资料与相关气象资料,分析了不同时间尺度下重庆大气降水中氢氧同位素(δD、δ~(18)O)、过量氘(d)的变化特征以及它们与降水量、温度及厄尔尼诺/拉尼娜和南方涛动(ENSO)的关系.结果表明:1研究区大气降水线方程为:δD=8.28δ~(18)O+12.34(r=0.99,n=61),其斜率和截距与中国东部季风区的多处南方地区大气降水线方程的斜率和截距相似.2研究区大气降水中氢氧同位素和d均出现夏半年低、冬半年高的季节变化,影响重庆降水中氢氧同位素变化的主要原因为不同季节降水的水汽来源及气团性质的差异.3监测时段内研究区大气降水中δ~(18)O与温度、降水量相关性不显著(r=0.03;r=0.12),但却敏感响应了大气环流过程,表现出与ENSO正相关.大气降水中δ~(18)O和过量氘(d)清晰记录了2014~2015年LaNia和ElNio的转换过程.ElNio期间研究区域大气降水中δ~(18)O和d明显偏重;而在LaNia期间,δ~(18)O和d偏轻.     

基于多同位素的不同土地利用区域水体硝酸盐源解析

不同的土地利用类型对所在流域内的水质产生不同的影响.本研究选取典型城市河流（京杭运河杭州段）和典型山林农业区河流（余英溪）为研究对象,利用多同位素技术（δD-H₂O,δ¹⁸O-H₂O,δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-）结合稳定同位素（stable isotope analysis in R,SIAR）模型,对运河和余英溪的硝酸盐来源进行了识别并计算了各污染源的贡献率.结果表明,运河和余英溪均存在不同程度的氮污染,运河以NO₃^--N和NH₄⁺-N为主,余英溪以NO₃^--N为主.运河和余英溪水的氢氧同位素（δD-H₂O,δ¹⁸O-H₂O）沿当地大气降水线分布,两者存在明显线性关系（R²=0.78）,表明降水是这两条河流的主要补给源.运河和余英溪水体NO₃^-的氮同位素值（δ¹⁵N-NO₃^-）均小于15‰,说明这两条河流中主要存在硝化作用.部分运河水样NO₃^-的δ¹⁵N-NO₃^-/δ¹⁸O-NO₃^-值介于1.3~2.1之间且伴随着低浓度的DO和NO₂^-,可见部分运河水体存在反硝化作用.运河水样δ¹⁵N-NO₃^-值（均值：6.1‰）明显高于余英溪水体δ¹⁵N-NO₃^-值（均值：2.3‰）.各NO₃^-源对运河的贡献率：生活污水/粪肥（37.0%） > 土壤氮（35.7%） > 化学肥料（19.1%） > 降水（8.2%）;对余英溪的贡献率：化学肥料（46.1%） > 土壤氮（22.8%） > 降水（17.3%） > 生活污水/粪肥（13.8%）.在人类活动强度大的城市区域的河流（运河）中由于生活污水的零星排放和城市降雨径流的汇入导致生活污水/粪肥类氮源的污染明显加剧.化学肥料不可避免地成为山林农业区河流（余英溪）的主要污染源,可见农业面源污染带给所在区域水体的氮污染已非常严重.人类活动强度大的区域,降水对于水体NO₃^-的贡献降低.反硝化作用产生的同位素分馏对利用SIAR模型计算各NO₃^-源的贡献率产生不同程度的影响,其中对生活污水/粪肥和化学肥料的影响很大,对土壤氮的影响其次,对降水的影响最低.     

我国酸性降水来源探讨

我国的酸性降水存在着大气污染物的局地冲刷和中、长距离传输双重来源机制。我国南方重污染城市的酸性降水主要来源于城市高浓度大气污染物的局地冲刷;广阔区域和清洁地区的酸性降水则主要来源于大气污染物的中、长距离传输。酸性降水中局地来源和传输作用的贡献,因地而异,主要取决于当地的大气污染条件和气象条件。     

1970-2015年汉江流域多尺度极端降水时空变化特征

基于汉江流域63个气象站点逐日降水数据,辅以超阈值抽样、极端降水集中度（EPCD）和集中期（EPCP）、Mann-Kendall趋势检验等分析方法,对1970-2015年汉江流域多尺度极端降水变化特征进行分析。结果表明：（1）在旬尺度上,汉江流域EPCD较高,呈现出“西高东低”空间特征;汉江EPCP多年均值为七月下旬,空间呈现出“东部早,西部迟”的分布特征,不同流域表现出不同的年代变化规律。（2）在月尺度上,汉江流域极端降水各月分布不均,主要集中在5-9月,同年10月至次年4月为极端降水少发期。（3）在季尺度上,汉江流域极端降水夏季占比50%以上,但近期全流域夏季极端降水比例下降,其中上游主要为春季占比增加,中下游为秋季占比增加,说明夏季是影响汉江极端降水非均匀变化的关键季节。（4）在影响因素上,当东亚季风和南亚II区季风偏强时,汉江流域夏季极端降水量整体减少;当东亚季风偏弱时,夏季极端降水增幅呈南北分异,而南亚II区季风偏弱时,极端降水增幅呈东西分异。     

基于TRMM降水订正数据的祁连山地区最大降水高度带研究

采用TRMM卫星反演月降水数据和气象台站实测降水数据,通过误差评估等数理统计方法验证数据,并结合Kriging法对TRMM降水数据进行订正,以此研究了祁连山地区最大降水高度带的时空变化。结果表明：（1）TRMM降水数据在祁连山地区的整体适用性较好。其中TRMM降水数据与台站实测值的年均降水量相关系数达0.94;季节平均降水量的相关系数分别为春季（0.87）、夏季（0.89）、秋季（0.88）、冬季（0.70）。（2）祁连山地区27个气象台站实测值与TRMM降水数据的相关性较好,但在个别台站误差较大且存在低值高估、高值低估的现象。（3）祁连山地区年均降水量自东向西呈减少趋势。东、中、西三段最大降水高度带分别为4100 m、4500 m、4700 m,年均降水量的垂直变化率分别为16.6 mm/100 m、10.8 mm/100 m、9.8 mm/100 m。（4）1998-2016年祁连山地区东、中、西三段降水量均呈波动增加,最大降水高度带也呈波动上升趋势,祁连山地区年内各季节最大降水高度带按夏、春、秋、冬的次序降低。     

森林与雾露水关系研究进展

论文从雾露水的形成机制、森林对雾露水的截留量、雾露水对森林分布的影响及雾露水的生态效应方面,阐述了国外在该领域的研究动态和取得的成果,以期推动我国在该领域的研究工作。国外的大量研究表明,雾露水对于植物的生长、分布具有重要的生态意义,是森林生态系统水分平衡、养分循环不可忽视的输入项,其生态效应是多方面的。因而,进一步深入研究雾露水与森林的关系是必要的。     

庐山春季降水化学的研究

对庐山春季降水的化学组成进行了研究。庐山大气中SO₂、NO_X、NH₃、HNO₃浓度较低;降水酸化严重,所采样品的pH值全部小于5.6,最小pH值为3.71,平均pH值为4.26,降水中主要酸性物质是硫酸,而硝酸则占次要地位;云雾水组成高于降水,且酸度强于降水;对不同相态降水的比较表明,固相降水组成比雨水高2～6倍,但Ph值比雨水高0.6倍。根据研究结果推测,降水酸化是局地大气污染物的清除与酸性物质长距离输送共同作用的结果。     

希夏邦马峰北坡地区夏末降水化学特征探讨

1 997年 8— 9月野外工作期间 ,在希夏邦马峰北坡达索普冰川高海拔区 ( 2 8°33′N ,85°44′E)采集到一批大气降水样品 .样品化学分析结果表明 ,达索普冰川高海拔区夏末降水化学成分中NO3- 浓度最高 ,Mg2 浓度最低 .海盐离子浓度在海洋性气团降水中高于局地大陆性气团降水 .同全球其它偏远地区比较 ,本区夏末降水的主要离子浓度较低 ,与南极和格陵兰冰盖内陆地区雪冰相当 ,表明希夏邦马峰北坡地区夏末大气环境相当“洁净” ,可代表全球偏远地区大气降水的本底状况 .达索普冰川区夏末降水的 pH值 (平均值为 6.0 )和主要离子浓度表明 ,本区夏末大气降水受人类排放污染物的影响很小 ,同时降水的电导率较低而且变化较小 .     

浙江省降水酸度和化学特征分析

根据浙江省酸沉降监测网24个观测点1992～1994年的监测资料,运用统计学和回归分析评价的方法研究了浙江省降水酸度和各化学组份的浓度分布和时空分布特征,以及季节变化规律．结果表明,降水中阴离子以SO₄^2－为主,冬、春季节降水离子浓度较高,酸度也大,影响降水酸化的主导离子是SO₄^2－、NO₃^－、NH₄⁺和Ca²⁺．     

重庆市大气降水污染及其沉降特征

基于东亚酸沉降监测网（EANET）的湿沉降观测数据，针对2002~2016年重庆市的降水电导率、pH值和降水中水溶性离子浓度与沉降量进行了研究.结果表明，重庆市郊区站点的降水酸化问题较严重，而城市站点降水污染较严重.降水中水溶性离子平均浓度在城市和郊区站点分别达到627.00 μeq/L和480.14 μeq/L，其中城市站SO₄^2-、NH₄⁺和Ca²⁺的平均浓度为郊区站的1.21~1.47倍.由SO₄^2-与NO₃^-占比说明重庆市的降水类型由硫酸型向硫酸-硝酸混合型转变.城市站的主要离子沉降量较高，约为郊区站点的1.14倍.降水中的无机氮平均沉降量在17.59~47.31kg/（hm²·a）范围内浮动，并且主要以NH₄⁺-N为主，其平均沉降量为NO₃^--N的2倍左右，说明重庆市大气氨/铵污染比较严重.     

奥运期间北京大气降水酸化趋势及湿沉降来源探讨

分析了2008年8月奥运期间北京大气降水的理化特征,并与往年同期的降水特征进行了比较,进而深入研究了北京1997~2008年大气降水酸化趋势及湿沉降变化.研究结果发现：北京奥运期间大气污染控制措施的实施改善了北京的空气质量,并影响了降水离子构成;地壳源排放的减少降低了大气降水酸化缓冲能力,降水中Ca2+离子浓度比例降低,大气降水明显酸化;与往年相比,2008年8月北京大气降水表现为全市区域酸化趋势,湿沉降量也明显增加,这与北京近地面环境空气质量明显改善并不一致.此外,监测数据统计显示：近10年来北京空气质量的改善并没有降低北京大气降水湿沉降量,而且北京降水离子构成异于近地面主要大气污染物PM10.因此,近地面大气污染直接排放可能并不是北京降水湿沉降的唯一来源.夏季北京降水以偏南气流为主,而且存在由南向北的大气污染输送层,外来污染输送及区域性大气污染汇聚成为北京大气降水湿沉降的重要来源,但是否为北京大气降水湿沉降的主要来源需进一步研究证实.     

济南市极端降水变化特征及趋势分析

本文采用济南市1951—2012 a的逐日降水资料,由百分比阈值定义出极端降水事件,并运用spss软件、线性回归、M-K检验分析和Morlet小波分析等方法分析济南市极端降水特征及变化趋势。研究表明：济南市过去62 a极端降水总体变化为上升趋势。极端降水事件较多发生在持续降水中,并且极端值与正常值相比差值越来越大,极端性增强。极端降水日数在增加,并且多日数的极端降水事件分布逐渐密集。虽然连续的极端降水有所减少,但是突发性强,引致城市内涝的风险反而增大。济南市从21世纪开始极端降水有明显突变增加现象。极端降水量数序列分别存在30 a、10 a左右的周期振荡,较大尺度30 a上的周期振荡非常明显,10 a左右的周期说明每个极端降水增强的大周期中都存在逐渐增强的小周期。未来济南市极端降水还会明显增强,及时加强灾害预防对于城市发展意义重大。