云南腾冲地区大气降水中氢氧稳定同位素特征

为了揭示腾冲地区降水中氢氧稳定同位素特征,利用2009年1月～2011年12月腾冲地区339个降水样品资料,对降水中的氢、氧同位素组成及其影响因素进行了分析和研究。结果表明：腾冲地区大气降水中δ18O值变化范围为-2678‰～405‰,δD值变化范围为-20095‰～3689‰,均处于全球降水δ18O与δD值变化范围内。天气尺度下,腾冲地区降水中δ18O的变化具有显著的降水量效应以及反温度效应。但是,在季风降水期间,如果相邻两天都有降水发生时,腾冲地区降水中δ18O值变化并不一定遵循“降水量效应”。利用ECMWF（European Centre for Medium Range Weather Forecasts）提供的TCWV（Total Column Water Vapour）再分析资料,发现TCWV与δ18O的日变化存在明显的反位相对应关系。腾冲地区的大气降水线为：δD=818δ18O+1172,斜率与截距均比全球和全国的大气降水线偏大,说明该地区气候湿润多雨。d值分布具有季节差异,在雨季（4～9月）,腾冲地区降水的水汽主要来源于低纬度海洋,空气湿度大,降水中d值较小;在干季（10～3月）,由于受大陆性气团控制,腾冲地区降水的水汽主要来源于西风带的输送以及局地再蒸发水汽的补充,空气湿度小,降水中d值较大     

西南地区不同地形降水稳定同位素特征及其水汽来源

为阐明西南地区不同地形对于降水稳定同位素的影响以及各个水汽团在地理上的分界线，选取四川盆地、云贵高原、青藏高原东部及横断山脉3个地区共10个研究点作为本次研究的对象，分析了西南地区大气降水中δD、δ18O的时空变化特征，并初步建立了3个地区大气降水线，探讨了降水稳定同位素与温度、降水量及水汽来源之间的关系，并利用HYSPLIT4.9模型分析追踪冬夏半年降水事件的水汽来源及运移路径。结果表明：西南地区降水稳定同位素存在显著的高程效应；δ18O=-0.0028H-3.93,R=0.89，降水中δ18Ｏ和δＤ值表现出由四川盆地-云贵高原-青藏高原东部与横断山脉地区逐渐贫化的趋势，季节变化规律特征为冬半年整体偏重，而夏半年整体偏轻。同时西南地区除昆明与成都地区外，d值整体上表现出夏低冬高的特征，符合我国季风降水影响区域的特点。3处地区大气降水线（LMWL）与全球大气降水线（GMWL）相比，四川盆地、青藏高原东部及横断山脉地区斜率与截距明显偏小，而云贵高原斜率与截距偏大，其主要与水汽凝结时温度、蒸发条件、水汽来源以及输送方式有关。温度效应和降水量效应在不同地区主导性存在差异，四川盆地地区、云贵高原地区、青藏高原东部以及横断山脉地区整体上不存在温度效应，存在显著降水量效应。西南各地区主导型水汽团也存在差异性，通过对不同地区冬夏季风期间主导型水汽团初步分析，受单一性水汽团影响的区域主要分布于西南部与东北部，而受多种水汽团影响的区域主要分布于西北部与东南部；贵阳-安顺一线处于西太平洋水汽团与孟加拉湾水汽团交界处，成都-卧龙-黄龙一线处于西太平洋水汽团与西风带水汽团的交界处。 关键词： 大气降水；稳定同位素；水汽来源；不同地形；西南地区     

长沙大气水线及与局地气象要素的关系

基于2010年1月1日至2012年12月31日长沙降水事件同位素资料，计算了长沙不同季节的大气水线，同时结合广州降水事件同位素资料，分析了影响大气水线的局地因素。研究发现：（1）长沙全年大气水线为δD=857×δ18O+1855，它与我国东部季风区尤其是南方多地的大气水线非常接近。夏季大气水线很可能受西南季风和东南季风输送不同水汽的影响而斜率小于8；（2）与以前的研究结果不同，长沙、广州两地降水量与大气水线的关系均表明降水量与大气水线并不存在必然联系。气温、湿度对大气水线的影响也并非依照它们对分馏效应比的作用结果，这表明影响大气水线的因素是复杂的；（3）降雨、降雪的大气水线存在差异不能简单归因于降雨过程中同位素云下二次蒸发引起的同位素分馏比降雪明显，还需考虑液-汽、固-汽相变过程中，分别对应的凝结、凝华产生的分馏效应比差异     

贡嘎山亚高山降水稳定同位素特征及水汽来源研究

为揭示青藏高原东南缘贡嘎山地区的大气降水稳定同位素特征和水汽来源,利用贡嘎山东坡亚高山地区2012年5月至10月实测的大气降水稳定氢氧同位素和气象资料,分析了贡嘎山地区的降水线特征、降水稳定氢氧同位素时空分异特征及其与气候因子之间的关系和氘盈余特征,并运用HYSPLIT模型探讨了该区的水汽来源特点。结果表明:贡嘎山亚高山地区大气降水线方程为δD=9.401 9×δ¹⁸O+28.530 3(‰)(R²=0.983 3,p < 0.001),反映了该区湿润、多雨、气温较低的气候特点;该区大气降水稳定氢氧同位素季节变化明显,雨季先降低后升高;降水中氢氧同位素的高程效应显著且存在季节差异;降水稳定氢氧同位素受温度、降水气象因子影响较大,降水量效应显著并且与温度存在负相关关系;后向轨迹模型模拟结合同位素特征分析表明该地区雨季水汽来源较为复杂,主要有西风输送、东部季风和局地水汽内循环3个来源。研究结果可为区域水汽循环和降水特征提供科学依据。     

南京紫金山马尾松树轮δ13C对气候变化响应敏感性的研究

树木年轮宽度指标在气候重建中发挥了重要的作用，可是在温暖湿润的地区，利用树木年轮宽度重建古气候遇到了困难。因此寻找其他代用指标就成为一项急迫而重要的任务。一些研究发现，树轮稳定碳同位素可以发挥重要的作用。但是，是否所有的树种的树轮碳同位素对气候的响应都同样的敏感，还需要通过大量的研究分析工作来验证。为了了解温暖湿润的亚热带季风区马尾松树轮δ13C对气候响应的敏感性，选取了南京紫金山的两个马尾松树盘，进行了树轮δ13C的分析，建立了1939~2002和1955~2002年两个树轮δ13C变化序列。与降水、温度、相对湿度、光照时数、风速等气候指标进行了相关分析。结果表明：（1）马尾松树轮δ13C对于气候的响应是敏感的，可以作为气候变化的代用指标；（2）坡向对于马尾松树轮δ13C对气候的响应敏感性也有一定的影响，树轮δ13C平均值西南坡比东南坡高，西南坡比东南坡对月平均最低和最高温度的响应更敏感；（3）紫金山马尾松树轮δ13C与该地区生长季（尤其是夏、秋季）的月平均气温、月平均最高气温和日照时数呈正相关，而与月平均最低气温、降水量、空气相对湿度呈负相关     

临安区域本底站大气甲烷浓度变化特征

通过分析2006年8月～2009年7月临安区域大气本底站Flask瓶采样获得的CH4浓度特征，结合地面风向、后向轨迹、排放清单，研究了CH4浓度变化特征和长三角地区排放源对CH4浓度的影响作用。结果表明，临安区域大气本底站的CH4浓度分布在1 7584×10-9~1 9700×10-9，具有较明显的季节波动变化特征，浓度季节变化幅度为737×10-9；CH4浓度平均年增幅达176×10-9，增速较快。东北风和东南风时，CH4浓度较高；西南风时CH4浓度较低。导致CH4高浓度分布的气团主要来自临安站的东北、偏东方向；导致CH4低浓度分布的气团集中在西南 偏南     

西南水汽通道上昆明站降水中的稳定同位素

位于西南水汽通道上的昆明站降水中的稳定同位素比率具有显著的季节变化。旱季(11~4月)降水中平均δ18O明显高于雨季(5~10月)。显著的降水量效应说明昆明站降水的水汽主要来源于低纬度海洋。与全球大气水线相比,昆明站大气水线的斜率和常数项均较小。这与雨滴在未饱和大气中降落时重同位素的蒸发富集作用有关。统计分析显示,近地面温度露点差ΔTd与降水中稳定同位素比率存在显著的正相关关系。在旱季,受大陆性气团的影响,空气干燥,降水量小,大气中ΔTd大,因此蒸发强,重同位素的富集作用强,从而降水中稳定同位素比率高;在雨季,受来自海洋水汽的影响,空气湿润,降水量大,大气中ΔTd小,因此蒸发弱,重同位素的富集作用轻,从而降水中稳定同位素比率低。据此推测,降水量效应可能是不同水汽来源对降水中稳定同位素影响的产物。     

基于碳稳定同位素的滨岸草地生态系统土壤有机碳贡献研究

通过测定4种长三角地区常见的滨岸草本植物（百慕大、白花三叶草、高羊茅与白茅）所在样地中不同形态的土壤碳库含量及土壤有机碳稳定同位素丰度来探索该区域土壤碳库及碳稳定同位素分布特征，并利用稳定同位素混合模型，研究滨岸草地生态系统对土壤碳库的贡献。结果表明：（1）土壤中总碳、有机碳、溶解性有机碳含量随着深度的增加而逐渐降低。总碳、有机碳、溶解性有机碳在4种植物样带的表层土壤中，平均含量分别为2211、1144、5395 mg·kg-1;而深层土壤中则仅为1557、707、1947 mg·kg-1，远低于表层土壤中的含量。且土壤总碳、有机碳及溶解性有机碳两两之间存在极显著的正线性相关；（2）土壤有机碳稳定同位素在垂直方向上表现出C3植物δ13C值随深度增大而增大、C4植物δ13C值随深度增大而减小两种特征。两类植物的平均土壤有机稳定碳同位素δ13C值分别由表层土壤中的-2524‰、-2233‰变化为深层土壤中的-2435‰、-2327‰；（3）借助稳定同位素混合模型计算后发现：不同植物对土壤有机碳的贡献率及有机碳累积速率完全不同。其中百慕大贡献率为1219%、累积速率为6279 g·m-2·a-1；白花三叶草贡献率1434%、累积速率为7534 g·m-2·a-1;高羊茅贡献率为3595%、累积速率为18184 g·m-2·a-1；白茅贡献率为1851%、累积速率为9770 g·m-2·a-1。     

基于TES数据的亚洲大气水汽中δD空间分布特征研究

基于TES反演的大气水汽及水汽中HDO数据，对亚洲大气水汽中δD在垂直和等压面上的分布特征进行了分析。在垂直方向上：多年平均显示δD值在对流层由低空向高空逐渐降低，最小值出现在80~100 hPa的对流层顶，进入平流层后则随高度升高而增加；约从500 hPa至对流层顶，等值线非常平直；在500 hPa以下的对流层中低层，等值线则存在着波动。在等压面上：δD值的多年平均纬向分布明显，表现出随纬度增加而减小；在低纬地区的同纬度，δD值由海洋向大陆递减。δD的季节差异则显示在中纬度地区的亚洲大陆，ΔδD为正值且自西向东正值的分布范围、大小均逐渐减小；在低纬和高纬地区，ΔδD值则均为负值；在同纬度地区,海洋上的ΔδD明显小于陆地。另外，发现平流层的等压面上，δD的多年平均、季节差异均表现出与对流层相反分布的特点     

鄱阳湖流域水化学环境参数的变化特征

分别于2010年2月和7月，对鄱阳湖湖区和入湖河流的pH、TDS以及主要离子浓度进行了测定，分析了主要离子组成的时空变化特征及其影响机制。结果表明，鄱阳湖流域水体属于弱矿化度软水，Ca2+是湖水和河水的主要阳离子，分别占阳离子总数〖JP〗的5935%、4989%；HCO-3是湖水和河水的主要阴离子，分别占阴离子总数的5337%、5937%，水质类型为Ca-HCO-3型水；主要离子组成和TDS浓度具有明显的季节和沿程变化特征，这与降雨季节性变化以及不同水系的地质背景有关；从河流水系上游至湖区的水化学特征依次为HCO-3型、HCO-3-SO2-4和SO2-4型。从水化学控制机制上看，鄱阳湖丰水期受大气降水作用和地质条件影响显著，而枯水期降雨量大大减少，主要受岩石风化、蒸发沉淀作用和人为输入的影响。除此之外，SO2-4型水的增加与长江干流酸化以及丰水期长江顶托倒灌现象有密切关系     

长江水δ~(18)O和δD时空变化特征及其影响因素分析

稳定同位素示踪技术已成为研究河流的水文过程及其变化的重要手段,尤其在河网交错密集和水力关系复杂的长江流域。通过分析枯水期和丰水期长江水及大气降水中δ~(18)O和δD组成的变化,揭示其时空变化特征及其影响因素。结果发现长江流域大气降水δ~(18)O组成表征出明显的空间分布差异特征,长江河源区降水δ~(18)O值最低,随着海拔高度降低降水中δ~(18)O值自长江上游向下游地区逐渐减小,这与流域的水汽来源及海拔高度密切有关;枯水期长江水δ~(18)O和δD值明显要高于丰水期,原因在于丰水期河水受到较弱的蒸发富集作用和大量降水补给影响;无论在丰水期还是枯水期长江水自上游到下游其同位素值呈逐渐增大的趋势,这主要受不同河段支流和湖泊等水体补给的影响。三峡大坝的蓄水和放水过程对河水同位素组成产生一定的影响,丰水期对相应河段河水同位素组成的影响不大,但在枯水期则影响较为明显,这将对充分认识长江流域大气降水-河水-湖水间水力联系与探讨其水资源合理利用提供科学依据。     

协调保护与开发的盐城海滨湿地利用景观结构优化研究

随着社会经济的发展,盐城海滨湿地资源开发与生态环境保护矛盾日益突出,物质组成和空间格局发生了明显变化,结构优化已成为湿地研究的重要内容。采用多目标规划模型,以表征开发与保护效应的经济效益和生态效益最大化为目标,从社会经济和生态环境两方面构建约束条件,对盐城海滨湿地利用景观结构进行优化研究。结果表明：（1）耕地面积增加17 211.80 hm2,比例增加最大,为696%,主要是由于滩涂的围垦开发利用;（2）自然植被面积有所增加,通过植被的自然演替以及恢复部分已被开发的芦苇滩,并限制米草滩的扩张,泥滩面积减少25 804.73 hm2,比例变化最大,达1043%;（3）经济效益增长达642亿元,生态效益有所增加,综合效益显著提高,湿地景观结构得到优化     

2013年长江丰水期河水化学特征及控制因素

为掌握长江河水化学组成特征及其控制因素,笔者运用Gibbs图、多种离子比例系数法和主成分分析法综合分析了长江流域丰水期河水化学及氢氧同位素特征。结果表明,长江丰水期河水主要来源为大气降水,河水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca型,化学成分主要受流域内广泛分布的碳酸盐岩等岩石风化作用控制;河水pH值、HCO₃^-浓度沿长江径流方向降低,SO₄^2-、Ca²⁺浓度沿长江径流方向升高。2013年丰水期,长江河水化学组成特征变化的主要影响因子,是易溶盐岩溶解和人类活动(贡献率40%),其次为川贵及长江三角洲地区的酸雨沉降以及人为酸性废水排放促进了流域内石灰岩和富含碳酸盐的三叠系砂页岩溶解(贡献率20%),最后为硅酸盐矿物及其风化产物的溶解(贡献率19%)。为了解长江河水水质状况及其演变趋势,合理评价长江流域水资源提供很好的科学依据。     

黔中喀斯特石漠化区不同小生境常见木本植物水分来源特征

选择黔中清镇市王家寨小流域内不同石漠化植物群落,通过分析测定喀斯特小生境内5种常见木本植物,鼠李、火棘、烟管荚蒾、圆果化香和云贵鹅耳枥与其潜在水源稳定性氢氧同位素组成,研究植物水分来源特征,并通过线性混合模型确定水源贡献比,探讨喀斯特小生境植物水分利用对石漠化过程的适应与响应。结果表明:多数情况下,研究区不同小生境内各植物种在雨季同时利用土壤水和表层岩溶带水,对土壤水的利用比例大于表层岩溶带水。各植物种对表层岩溶带水的利用比例随着石漠化的进行而减小。常绿灌木火棘、鼠李和烟管荚蒾在轻度、无石漠化样地同时利用土壤水和表层岩溶带水,但在中、强度石漠化则多利用土壤水,落叶小乔木圆果化香和云贵鹅耳枥在无石漠化同时利用土壤水和表层岩溶带水,而在轻度石漠化样地仅利用土壤水,这跟不同样地植被类型、干扰方式、土壤情况及裂隙发育等不同有关。     

Environmental and climatic signals from stable isotopes in Anatolian tree rings, Turkey

Dendrochronological and oxygen–carbon isotopic analysis was conducted on tree rings collected at two different elevations from three different regions in western Anatolia, Turkey. Tree rings were sampled from Anatolian black pines (Pinus nigra Arn. subsp. pallasiana (Lamb.) Holmboe) of at least 200?years old through an N–S transect covering Bolu-Mengen (north), Kütahya–Simav, and Antalya–Alanya (south) forests. Cellulose was extracted from 5-year blocks of tree rings from lower to upper altitudes in each region. Dendrochronological site chronologies were built for each of the 6 sites, and response to climate was evaluated. The long-term δ¹³C chronologies comprising the period 1800–2008 strongly decline by an average of 2.5‰ from the mid-twentieth century, which corresponds with the commencement of industrialization in Turkey. Oxygen isotope (δ¹⁸O) time series show dominantly low undulations, although some high-frequency variations of up to 6‰ are also observed. As a result of latitude and continent effects, oxygen isotope values of tree rings show an average of 3‰ increase from south (Antalya) to the north (Bolu). Correlations between carbon isotope ratios yield high positive values indicating that industrial pollution exerts a major control on the δ¹³C systematics of the studied trees. Corrected δ¹³C ratios are mostly represented by strong positive responses to variations in temperature and precipitation, whereas δ¹⁸O and summer temperature/precipitation are negatively correlated. Tree-ring widths and δ¹⁸O display similar responses to the temperature and sensitivity to the climatic impact of historic volcanic eruptions, and changes in the solar irradiance record are also detected in other high-resolution paleoclimate archives for the region.