2020, Vol. 41
2. 中国科学院西北生态资源环境研究院冰冻圈科学国家重点实验室, 兰州 730000
, JIA Wen-xiong1
, ZHU Guo-feng1,2 , MA Xing-gang1 , ZHANG Yu1 , YUAN Rui-feng1 , ZHANG Zhi-yuan1 , SHI Yang1
2. State Key Laboratory of Cryosphere Sciences, Northwest Institute of Eco-Environment and Resources, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China
稳定同位素在自然界含量很低, 却是水体的重要组成部分, 对环境变化敏感, 能完整地记载水循环信息, 已经被广泛应用于水文学、气候学、生态学等领域的研究中[1~3].降水是水循环的主要输入因子, 伴随降水同位素的变化, 由蒸发、凝聚、降落和径流等过程形成.各种水体介质氢氧同位素在时空上发生敏感变化[4~6].研究降水稳定同位素组成是认识区域大气水汽来源、地表水径流组分和地下水补给及循环的前提[7, 8].受纬度效应、海拔效应、降水量效应、温度效应、水汽来源等因素作用, 大气降水中δ18O和δD组成特征能有效指示地区气候[9~12].有研究表明, 我国季风区大气降水同位素的降水量效应非常明显, 并且存在着一定的季节性变化[13~16].西北干旱区地处于亚欧大陆腹地, 远离海洋, 夏季来自东部海洋的暖湿气团对其影响有限, 而冬季在盛行西北风影响下降水较少, 造成了西北干旱区降水线的斜率以及截距要低于全球大气降水线[17~20].处于中高纬度的干旱区降水同位素随着温度的增高而发生富集, 存在显著的温度效应[19, 21, 22], 而西北干旱区的绝大多数地区降水量效应并不明显[17, 22], 但也有研究发现无论是冬季还是夏季, 在降水事件尺度上, 还是存在一定的降水量效应[23].
乌鞘岭地处我国季风边缘区, 是半干旱和干旱气候的分界线, 在西风环流、季风环流和青藏高原季风环流的共同影响下, 降水稳定同位素特征不完全同于西部内陆干旱区, 也不完全同于受季风影响大的区域.在祁连山周边地区开展了诸多降水同位素方面的研究, 如黑河流域[18, 24~26]、疏勒河流域[27]、石羊河流域[17, 28~30]、河西走廊[30]和托来河流域[31], 涉及降水同位素的组成、变化特征、与环境因子的关系和水汽来源特征等方面.乌鞘岭大致呈东西走向, 对季风有阻挡作用, 因此山体南、北坡降水有较明显差异, 关于气候分界处山体不同气候区的对比必不可少.通过降水稳定同位素的研究, 对比分析乌鞘岭南、北坡降水中稳定同位素的变化特征、温度和降水量效应及其水汽来源, 以期为祁连山东部同位素水文过程的进一步研究提供理论依据, 也为其它气候分界区域降水同位素对比研究提供参考.
1 研究区概况祁连山脉自西北向东南延伸850 km, 南北延伸200~300 km, 约30%的山脉海拔高度超过4000 m, 最高峰海拔5827 m.气温随海拔高度而变化, 年降水量从南坡约700 mm减少到北坡约400 mm.乌鞘岭山位于祁连山东端, 河西走廊东部、武威市的南部, 东西长17 km, 南北宽10 km, 海拔高度约为2400~3600 m, 主峰海拔3562 m以上.乌鞘岭年平均气温为0℃左右, 极端最低气温达-30.6℃, 极端最高气温只有28.1℃, 属温带半干旱气候.乌鞘岭的植被垂直地带性明显, 海拔从低到高依次为干草原、草原和灌丛草甸, 土壤类型也依次为棕钙土、栗钙土和草甸土.
2 材料与方法本文选取了乌鞘岭南坡的抓喜秀龙和北坡的下杨家庄两个采集点(图 1和表 1), 采集了2016年10月至2017年10月一个完整水文年的降水样品.利用自动气象观测仪记录了气温、降水、相对湿度等气象要素.用雨量筒收集降水, 在每次降水过程结束后立即将其装入50 mL的聚乙烯采样瓶中, 密封瓶口并冷藏保存, 共收集大气降水样品97个.
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图 1 乌鞘岭位置及采样点示意 Fig. 1 Location of Wushaoling Mountain and distribution of sampling points |
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表 1 乌鞘岭南北坡采样点基本信息 Table 1 Basic information of sampling points on the northern and southern slopes of Wushaoling Mountain |
大气降水样品测试在西北师范大学地理与环境科学学院稳定同位素实验室进行, 测试仪器为LGR-DLT-100液态水同位素分析仪.为避免样品蒸发引起的同位素分馏, 本次测试环境温度为25℃左右.样品分析结果用相对于维也纳标准平均海洋水(V-SMOW)的千分差表示：
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式中, RS为水样中18O/16O的比率, RV-SMOW为维也纳标准平均海洋水中18O/16O的比率.
研究区大气降水的δD大部分位于-97.3‰~-9.2‰区间, 因此选择LGR3C、LGR4C和LGR5C作为参比标样, 测试的3个标样分别为：LGR3C (δ18O=-13.39‰, δD=-97.3‰)、LGR4C (δ18O=-7.94‰, δD=-51.6‰)、LGR5C (δ18O=-2.69‰, δD=-9.2‰).测量精度δ18O为±0.2‰, δD为±0.5‰, 依据张自超等[32]对δ18O和δD值的有效位数保留方法, 同位素测试结果均保留一位小数.
同位素降水量加权平均计算公式：
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式中, δi为同位素值, pi为相对应降水量.
Dansgaard[33]将全球降水中氢氧同位素比率出现的差值定义为过量氘(d-excess), 计算公式：
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此外, 利用SPSS 24.0软件分析氢氧同位素之间及其与气象要素的相关关系.为了追踪水汽来源, 运用后向气团轨迹追踪了采样点上空海拔1500 m处240 h大气气团后向传输轨迹.
3 结果与分析 3.1 大气降水线大气降水线可以较好地反映一个地区的自然地理和气象条件, 有助于分析历史气候变迁及水汽来源等问题[34].降水线方程受水汽凝结温度、水汽来源和输送方式、降水的季节变化以及降水期间的空气状况等诸多因素的影响, 导致了地区大气降水线与全球大气降水线在斜率和截距上均有不同程度的偏移.
乌鞘岭北坡大气降水线(LMWL, 图 2)为：
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图 2 南北坡大气降水线 Fig. 2 Local meteoric water line on the northern and southern slopes |
南坡大气降水线为：
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乌鞘岭局地大气降水线斜率低于全球大气降水线(GMWL)的平均斜率8, 这可能与乌鞘岭地处西北内陆干旱地区干燥的气候环境有关, 降水过程中受比较强烈的二次蒸发作用, 相对全球大气降水线较低的斜率正好反映了干旱气候背景下稳定同位素不平衡分馏效应的存在.受海洋性水汽的影响, 我国东部季风区大部分地区大气降水线的斜率和截距都偏高, 纬度较高地区和西北内陆干旱区局地大气降水线斜率偏低(表 2).随季风的深入程度不同, 我国不同区域局地大气降水线斜率也表现出差异, 大致是自南向北、自东向西、沿海向内陆斜率减小.南、北坡的局地大气降水线方程R2值很高, 表明乌鞘岭南、北坡大气降水的氢氧同位素之间的相关性很好.南坡大气降水线斜率略高于北坡, 这可能是南坡受东南季风影响较大, 大气湿度相对较大造成的, 而北坡海拔更低, 年均温高于南坡, 氢氧稳定同位素动力分馏作用强烈, 故其降水线斜率较小.
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表 2 部分研究区域局地大气降水线比较 Table 2 Comparison of local meteoric water line in other studies |
3.2 氢氧同位素特征
采样期间所有降水事件稳定同位素值随时间变化较大(图 3), δ18O变化范围在-21.6‰~0.9‰, 平均值-8.6‰, 降水量加权平均值-7.9‰；δD变化范围为-153.5‰~18.6‰, 平均值-52.8‰, 降水量加权平均值-46.8‰；d-excess变化范围为-5.0‰~30.9‰, 平均值16.0‰, 降水量加权平均值16.1‰.δ18O、δD和d-excess平均值在冬季分别为-17.2‰、-126.5‰和10.9‰, 降水量加权平均值分别为-17.3‰、-125.3‰和13.3‰.夏季分别为-5.2‰、-28.0‰和13.5‰, 降水量加权平均值为-6‰、-34.3‰和14‰.δ18O在8月至翌年2月呈逐步下降趋势, 2~8月呈波动上升趋势, 降水中稳定同位素变化表现出显著的夏秋高、冬春低的季节性变化特征, 类似的变化还存在于黑河流域[18]和天山地区[41]等其它中国干旱地区.乌鞘岭南、北坡的同位素值变化趋势基本一致, 但南坡的波动性明显强于北坡, 北坡δ18O最高和最低值分别为-8.1‰(9月13日)和-19.2‰(2月7日), 南坡δ18O最高和最低值分别为0.9‰(7月29日)和-21.6‰(2月25日).
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图 3 南北坡δ18O和d-excess变化特征 Fig. 3 Variation characteristics of δ18O and d-excess on the northern and southern slopes |
降水中过量氘含量是局地水汽来源示踪的可靠指标[18, 42].降水d-excess值大小受控于降水水汽来源地的相对湿度、风速、水体表面温度和雨滴下落过程中的二次蒸发作用[43, 44].d-excess值在10月至翌年2月逐渐下降, 之后急剧上升, 3~6月波动下降, 之后又逐渐上升, d-excess高值主要出现在春秋季节, 低值主要出现在冬季和6月(图 4).d-excess值与温度之间存在着负相关关系, 形成这一现象的主要原因是：夏季较高的温度会增强雨水在下落过程中的二次蒸发, 导致了d-excess值的显著降低；冬季虽蒸发较弱, 但空气干燥且降水量极少, 在降水过程中雨滴下落经过干燥空气会发生同位素的蒸发浓缩, 进而导致低d-excess值的发生.进入8月, 随着大气相对湿度的不断增加, d-excess值也随之增高.夏季部分降水表现出偏负δ18O值伴随较高d-excess值的变化趋势, 这可能是受强烈的蒸发形成的局地水汽再循环或季风水汽的影响.
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图 4 南北坡过量氘变化 Fig. 4 Comparison of d-excess in the northern and southern slopes |
北坡d-excess平均值为18.8‰, 降水量加权平均值17.9‰, 最大值30.9‰, 最小值6.3‰, 南坡d-excess平均值为14.0‰, 降水量加权平均值14.5‰, 最大值26.3‰, 最小值-5.0‰, 总体上北坡过量氘高于南坡.由于北坡海拔较南坡低, 因而水滴在降落过程中经历时间较长, 蒸发越明显, 导致d-excess值总体比南坡高[42].南、北坡绝大部分d-excess值大于全球淡水平均d-excess值(10‰), 且北坡d-excess值高于全球淡水平均d-excess值的降水次数比南坡多.南、北坡过量氘低于全球淡水平均值主要出现在夏季(6~8月), 表明这些降水过程与其它季节有所不同, 可能受到季风水汽气团的影响, 北坡d-excess值均大于0, 南坡d-excess值也绝大部分大于0, 但也有两次降水事件的d-excess值小于0 (2016年12月26日d-excess值为-5.0‰, 2017年2月19日d-excess值为-4.0‰), 这些较低的d-excess值出现在降水形态为固态的降水事件中, 较低的气温造成d-excess值偏负.
4 讨论 4.1 同次降水过程中南、北坡稳定同位素的差异抓喜秀龙与杨家庄相隔不远(约26 km), 但分别位于乌鞘岭南、北侧, 且海拔相差约500 m, 因此降水事件并不每次都同时发生.在整个采样期间, 共有18次降水事件同时发生(表 3).对于大部分降水过程来说, 北坡的δ18O值高于南坡, 这主要是温度差异而造成的, 因为北坡采样点海拔较低, 气温也相对较高, 进而导致稳定同位素的值也较高.部分降水事件中, 南坡同位素值大于北坡, 这可能与降水量、相对湿度、水汽源地等有关. 2017年的2月7日、3月15日和3月16日, 南坡的δ18O值比北坡高, 但南坡气温低于北坡, 且南北坡的气温皆低于或接近0℃, 降水形式为降雪, 可能南坡降水量相对较少导致δ18O值略高. 2017年的6月2日、9月4日和10月8日, 北坡的δ18O值比南坡低, 虽然北坡气温高于南坡, 但北坡降水量大于南坡, 可能降水量效应引起同位素值贫化.
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表 3 北坡与南坡的δ18O、气温和降水量比较 Table 3 Comparison of δ18O, temperature, and precipitation between the northern and southern slopes |
4.2 南北坡降水稳定同位素效应的差异 4.2.1 温度效应
在全球尺度下, 大气降水的同位素组成与温度之间的相关关系为正, 但是不同地区和尺度上气温与δ18O的线性关系存在一定差别[45~47].南、北坡δ18O与气温皆呈正相关(表 4), 相关性显著(P < 0.01), 表现出明显的温度效应.南北坡δ18O值与气温的变化是一致的, 2月至7月δ18O值随气温的升高而增大, 8月至翌年2月δ18O值随气温的降低而减小(图 5).相比较而言, 南坡的降水同位素值波动性比北坡更强, 说明南坡受气温以外的因素影响比北坡更多.
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表 4 南北坡不同温度标准下δ18O与温度相关性 Table 4 Correlation between δ18O and temperature under different temperature standards on the northern and southsern slopes |
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图 5 南北坡气温与δ18O值的变化 Fig. 5 Relationship between temperature and δ18O in different months |
地球上任何一个地区的大气降水的同位素值都存在季节性变化, 但每个地区的季节性差异程度不尽相同[45].整体来看, 南、北坡稳定同位素低值多出现在冬季, 这是由于水汽经过长距离的输送已经贫化, 同位素明显降低.进入3月, 随着气温升高, 蒸发作用增强, 同位素值也随之升高.同位素高值多出现在夏季, 由于气温较高, 二次蒸发强烈, 同位素的值较高.进入9月, 气温有所降低, 蒸发作用减弱, 同位素值随之降低.
为进一步探讨温度对同位素值的影响, 将降水样品划分为3组, 第一组是温度 < 0℃的降水样品, 第二组是温度介于0℃和8℃的降水样品, 第三组为温度>8℃的降水样品(图 6). 3组的降水样品δ18O与温度均正相关, 但没有通过显著性检验, 不过北坡温度 < 0℃和>8℃的情况通过0.05置信度检验(表 4), 表明北坡降水稳定同位素的温度效应更为明显.已有研究表明, 在低温状态下降水稳定同位素变化主要受到平衡分馏作用的影响[48].第二、三组稳定同位素值的变化较第一组更为平缓, 且与温度的相关性降低, 这可能是因为温度效应引起的稳定同位素值的富集与水汽再循环导致的稳定同位素值贫化, 两个因素促使内循环呈相对稳定状态[45].南北坡降水形态为固态的降水事件共有18次, 发生在冬春季节, 此时段气温较低, 二次蒸发作用弱, 同位素变化主要受平衡分馏作用, 同位素保持了其在云下形成时的特征；液态的降水事件79次, 发生在春末和夏秋季节, 期间温度开始升高或是高温状态, 二次蒸发强烈.因此固态降水同位素与温度相关显著性比液态降水同位素与温度相关显著性更高.
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图 6 南北坡δ18O与温度关系 Fig. 6 Relationship between δ18O and temperature on the northern and southern slopes |
降水同位素会表现出降水量效应, 可能与强烈的对流现象有关, 也受雨滴降落过程中与环境间的水气交换作用以及蒸发效应等的影响[49].我国东部季风区气候相对湿热, 降水过程中雨滴蒸发浓缩作用不明显, 同位素值与降水量表现出较显著负相关关系；而在西北内陆干旱区温度升高后, 降水过程中雨滴再蒸发引起重同位素浓缩, 降水量效应表现不明显.雨滴在下落过程中再蒸发过程会随着降水持续进行, 云下空气逐渐饱和而逐渐减弱直至停止, 因而降水强度大、水汽来源受更多海洋性气团影响的西北内陆干旱区降水量效应也能被体现[10].Zhao等[18]认为中国西北内陆降水中的δ18O和δD同位素存在微弱的降水量效应, 在内陆干旱区, 降水量并不是降水同位素值高低的决定性因素.
由图 7和表 5可见, 乌鞘岭南、北坡在全年尺度上降水量与同位素相关性皆未通过显著性检验, 未表现出明显降水量效应, 可能因为该地降水量较小, 且雨热同期温度效应较明显, 从而没有表现出降水量效应.但按照不同季节划分, 北坡在冬季和夏季降水稳定同位素与降水负相关, 而南坡在春、夏、秋和冬季降水稳定同位素与降水均为负相关, 表明降水量对稳定同位素有一定影响.北坡夏季降水量与同位素相关性通过显著性检验(P < 0.05), 表明夏季降水稳定同位素具有一定的降水量效应, 这可能是北坡在夏季降水较为集中, 稳定同位素的淋溶作用较为强烈, 因而降水量效应较为明显.有研究表明, 黄河小浪底库区4~10月降水同位素表现出较明显的降水量效应[8].
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图 7 南北坡降水量与δ18O值变化 Fig. 7 Relationship between precipitation and δ18O in different months |
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表 5 南北坡不同季节δ18O与降水量相关性 Table 5 Correlation between δ18O and precipitation in different seasons on the northern and southern slopes |
乌鞘岭气候较干旱, 处于季风区边缘, 同位素降水量效应体现不明显, 但在不同降水量级下, 南北坡δ18O与降水量呈现出不同的关系.将同位素值按照降水量级(p < 5 mm、5 mm < p < 10 mm、10 mm < p < 20 mm和p>20 mm)分为4级, 得出表 6和图 8.从中可知, 在p为5~20 mm的降水事件中, δ18O与降水量呈负相关, 但均未通过置信度检验, p < 5 mm和p>20 mm的降水事件中, δ18O与降水量呈现正相关, 仅有南坡p < 5 mm的事件通过置信度检验.可见, 在不同降水量级上, 仅有南坡p < 5 mm的降水量级下, 降水稳定同位素表现出降水量效应.南坡p < 5 mm的降水事件, 多发生在春、夏和秋季, 雨滴受到较强烈的二次蒸发.降水强度对同位素值有一定影响, 这与乌鲁木齐[10]对降水量与同位素值关系研究的部分结论一致.
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表 6 南北坡不同降水量标准下δ18O与降水量相关性 Table 6 Correlation between δ18O and precipitation under different precipitation standards on the northern and southern slopes |
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图 8 南北坡δ18O与降水量关系 Fig. 8 Relationship between δ18O and precipitation on the northern and southern slopes |
大区域的降水同位素特征能反映大尺度区域气候背景以及水汽输送方式, 因此可以通过对大气降水中氢氧稳定同位素丰度的涨落来反映大气水循环的信息, 并追踪水汽的来源[4].研究区d-excess变化范围为-5.0‰~30.9‰, 降水量加权平均值16.1‰, 说明降水水汽来源以西风带大陆性局地水汽气团为主, 并且水源区气候干燥.
部分冬季降水事件具有较高的d-excess值和较低的δ18O和δD值(例如：南坡2017年2月10日、2017年2月25日, 北坡2016年2月22日、2017年1月10日), 当相对干燥的西风气团向我国西北地区输送过程中, 经过相对温暖水体(黑海、里海和咸海), 将携带快速蒸发的大量水汽, 因此来自远源输送的大陆再循环水汽可能造成这样的现象[48].也有部分冬季降水事件具有极低的δ18O和d-excess(例如：南坡2016年12月26日、2017年2月7日、2017年2月19日, 北坡2017年2月7日)这是受到极地气团水汽的影响的结果.在夏季的降水中, 研究区内水体和植被蒸发蒸腾作用加强, 局地再循环水汽也具有一定的贡献.
利用NOAA大气再分析资料和HYSPLIT模型对南、北坡降水的水汽来源进行示踪, 表 7为采样点1500 m高度逐次降水水汽来源后向轨迹模拟图追踪所得水汽来源方向百分比表.图 9 (a)~9(c)分别为北坡2017年的3月15日(西北方向)、9月4日(西南方向)和10月8日(北方)HYSPLITL水汽来源模拟结果, 图 9 (d)~9(f)分别为南坡2017年的3月15日(西北方向)、5月7日(北方)和7月24日(东南方向)HYSPLITL水汽来源模拟结果.从全年来看, 南、北坡水汽来源中西北方向占主要部分, 北坡全年西北方向来的水汽占78.05%, 南坡占66.07%, 此方向水汽来自于西风带, 经新疆地区向河西走廊地区输送, 这与国内其他一些学者的研究结论一致[23, 27, 50]；北方来的水汽对南、北坡的影响仅次于西北方向水汽, 南坡比北坡受北方水汽影响较多, 主要表现在暖季；西南方向来的水汽主要在暖季影响北坡, 该水汽主要绕过喜马拉雅山脉, 从喀喇昆仑山口经昆仑山脉向河西走廊输送；东南方向来的水汽主要在暖季影响南坡, 该水汽主要来自于太平洋, 以夏季风向西北地区输送.从冷暖季来看, 西北方向来的水汽也是主导.
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表 7 水汽来源百分比统计 Table 7 Water vapor source percentage statistics |
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图 9 南北坡水汽来源方向模拟 Fig. 9 Vapor source direction of northern and southern slopes simulation diagram |
水汽源地比较难区分, 主要因为存在直接水源地和间接水源地, 通常水汽源地可能是大气环流上游距离较近的海洋、大型湖泊或内海[23, 27, 51, 52].由西北进入乌鞘岭的大部分水汽主要来自北大西洋海域、欧洲大陆高纬地区或中亚地区的陆地蒸发水汽以及内海可能也是西风带的主要水汽源地；北部水汽源地主要来自北冰洋海域和西伯利亚大陆蒸发水汽；西南和东南方向来的水汽来自于印度洋和太平洋, 主要在暖季输送海洋上的水汽.
5 结论(1) 计算得出乌鞘岭北坡大气降水线为：δD=7.77δ18O+16.73 (R2=0.97)；南坡为：δD=7.91δ18O+13.28 (R2=0.98).南、北坡大气降水线斜率略低于GMWL斜率；南坡大气降水线斜率略高于北坡, 这与南坡受东南方向来的水汽影响更大、相对湿润较大相关.
(2) 南、北坡降水稳定同位素值皆呈现夏高冬低特征, 南坡同位素值年内波动性比北坡大.南、北坡降水稳定同位素温度效应明显, 季节效应明显, 降水量效应在全年尺度上未被体现, 但北坡夏季有降水量效应, 南坡低于5 mm降水量级下有降水量效应.
(3) 乌鞘岭水汽来自西北和北方的占90%以上.北坡受西风控制的比率比南坡高, 南坡在夏季受东南季风的影响比北坡强烈.北大西洋海域、欧洲大陆高纬地区或中亚地区的陆地蒸发水汽以及内海是自西北方向来的水汽主要源地；北部水汽源地主要来自北冰洋海域和西伯利亚大陆蒸发水汽；西南和东南方向来的水汽来自于印度洋和太平洋, 主要在4~10月向乌鞘岭输送.
| [1] | Cai M Y, Wang L X, Parkes S D, et al. Stable water isotope and surface heat flux simulation using ISOLSM: evaluation against in-situ measurements[J]. Journal of Hydrology, 2015, 523: 67-78. DOI:10.1016/j.jhydrol.2015.01.019 |
| [2] |
丁丹, 贾文雄, 马兴刚, 等. 祁连山亚高山灌丛优势植物水分来源[J]. 生态学报, 2018, 38(4): 1348-1356. Ding D, Jia W X, Ma X G, et al. Water source of dominant plants of the subalpine shrubland in the Qilian Mountains, China[J]. Acta Ecologica Sinica, 2018, 38(4): 1348-1356. |
| [3] | Zhu G F, Li J F, Shi P J, et al. Relationship between sub-cloud secondary evaporation and stable isotope in precipitation in different regions of China[J]. Environmental Earth Sciences, 2016, 75(10): 876. DOI:10.1007/s12665-016-5590-9 |
| [4] |
张华安, 王乃昂, 李卓仑, 等. 巴丹吉林沙漠东南部湖泊和地下水的氢氧同位素特征[J]. 中国沙漠, 2011, 31(6): 1623-1629. Zhang H A, Wang N A, Li Z L, et al. Features of hydrogen and oxygen isotopes in lakes and groundwater in Southeast Badain Jaran Desert[J]. Journal of Desert Research, 2011, 31(6): 1623-1629. |
| [5] | Kohn M J, Welker J M. On the temperature correlation of δ18O in modern precipitation[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2005, 231(1-2): 87-96. DOI:10.1016/j.epsl.2004.12.004 |
| [6] |
陈曦, 李志, 程立平, 等. 黄土塬区大气降水的氢氧稳定同位素特征及水汽来源[J]. 生态学报, 2016, 36(1): 98-106. Chen X, Li Z, Cheng L P, et al. Analysis of stable isotopic composition and vapor source of precipitation at the Changwu Loess Tableland[J]. Acta Ecologica Sinica, 2016, 36(1): 98-106. |
| [7] |
陈衍婷, 杜文娇, 陈进生, 等. 厦门地区大气降水氢氧同位素组成特征及水汽来源探讨[J]. 环境科学学报, 2016, 36(2): 667-674. Chen Y T, Du W J, Chen J S, et al. Composition of hydrogen and oxygen isotopic of precipitation and source apportionment of water vapor in Xiamen Area[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2016, 36(2): 667-674. |
| [8] |
田超, 孟平, 张劲松, 等. 黄河小浪底库区降水δD和δ18O季节变化特征及水汽来源[J]. 应用生态学报, 2015, 26(12): 3579-3587. Tian C, Meng P, Zhang J S, et al. Seasonal characteristics of δD and δ18O in precipitation and its water vapor sources in the Xiaolangdi Reservoir area of Yellow River, China[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2015, 26(12): 3579-3587. |
| [9] | Tian L D, Yao T D, MacClune K, et al. Stable isotopic variations in west China: a consideration of moisture sources[J]. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2007, 112(D10): D10112. |
| [10] |
郑新军, 李彦, 徐利岗. 乌鲁木齐降水中δ18O的温度和降水强度效应的季节转换[J]. 中国沙漠, 2016, 36(2): 491-498. Zheng X J, Li Y, Xu L G. Seasonal transition between temperature and precipitation intensity effect on precipitation δ18O in Urumqi, China[J]. Journal of Desert Research, 2016, 36(2): 491-498. |
| [11] |
李嘉竹, 刘贤赵. 氢氧稳定同位素在SPAC水分循环中的应用研究进展[J]. 中国沙漠, 2008, 28(4): 787-794. Li J Z, Liu X Z. Advances of stable hydrogen and Oxygen isotope applied in SPAC water cycle[J]. Journal of Desert Research, 2008, 28(4): 787-794. |
| [12] |
李广, 章新平, 吴华武, 等. 云南大气降水中δ18O与气象要素及水汽来源之间的关系[J]. 自然资源学报, 2014, 29(6): 1043-1052. Li G, Zhang X P, Wu H W, et al. Stable oxygen isotope in precipitation in relation to the meteorological factors and the moisture sources in Yunnan[J]. Journal of Natural Resource, 2014, 29(6): 1043-1052. |
| [13] |
蔡明刚, 黄奕普, 陈敏, 等. 厦门大气降水的氢氧同位素研究[J]. 台湾海峡, 2000, 19(4): 446-453. Cai M G, Huang Y P, Chen M, et al. A study on hydrogen and oxygen isotopes composition of precipitation in Xiamen[J]. Journal of Oceanography in Taiwan Strait, 2000, 19(4): 446-453. DOI:10.3969/j.issn.1000-8160.2000.04.008 |
| [14] |
章新平, 孙维贞, 刘晶淼. 西南水汽通道上昆明站降水中的稳定同位素[J]. 长江流域资源与环境, 2005, 14(5): 665-669. Zhang X P, Sun W Z, Liu J M. Stable isotopes in precipitation in the vapor transport path in Kunming of Southwest China[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2005, 14(5): 665-669. DOI:10.3969/j.issn.1004-8227.2005.05.025 |
| [15] |
徐振, 刘玉虹, 王中生, 等. 卧龙降水稳定同位素与季风活动的关系[J]. 环境科学, 2008, 29(4): 1007-1013. Xu Z, Liu Y H, Wang Z S, et al. Relationships between stable isotopes in precipitation in Wolong and monsoon activity[J]. Environmental Science, 2008, 29(4): 1007-1013. DOI:10.3321/j.issn:0250-3301.2008.04.028 |
| [16] |
郑琰明, 钟巍, 彭晓莹, 等. 粤西云浮市大气降水δ18O与水汽来源的关系[J]. 环境科学, 2009, 30(3): 637-643. Zheng Y M, Zhong W, Peng X Y, et al. Correlation of δ18O in precipitation and moisture sources at Yunfu, Western Guangdong Province, China[J]. Environmental Science, 2009, 30(3): 637-643. DOI:10.3321/j.issn:0250-3301.2009.03.003 |
| [17] | Ma J Z, Zhang P, Zhu G F, et al. The composition and distribution of chemicals and isotopes in precipitation in the Shiyang River system, northwestern China[J]. Journal of Hydrology, 2012, 436-437: 92-101. DOI:10.1016/j.jhydrol.2012.02.046 |
| [18] | Zhao L J, Yin L, Xiao H L, et al. Isotopic evidence for the moisture origin and composition of surface runoff in the headwaters of the Heihe River basin[J]. Chinese Science Bulletin, 2011, 56(4-5): 406-415. DOI:10.1007/s11434-010-4278-x |
| [19] | Zhao W, Ma J Z, Gu C J, et al. Distribution of isotopes and chemicals in precipitation in Shule River Basin, northwestern China: an implication for water cycle and groundwater recharge[J]. Journal of Arid Land, 2016, 8(6): 973-985. DOI:10.1007/s40333-016-0091-y |
| [20] |
郭江勇, 李耀辉. 中国西北地区夏季降水的气候特征[J]. 干旱区研究, 2006, 23(3): 489-494. Guo J Y, Li Y H. Climatic characteristics of summer precipitation in Northwestern China[J]. Arid Zone Research, 2006, 23(3): 489-494. |
| [21] |
章新平, 刘晶淼, 姚檀栋, 等. 中纬度地区混合云中稳定同位素分馏的数学模拟——以乌鲁木齐降水为例[J]. 气象学报, 2003, 61(1): 95-105. Zhang X P, Liu J M, Yao T D, et al. Simulations of stable isotopic fractionation in mixed cloud in middle latitudes——A case of the precipitation at Urumqi[J]. Acta Meteorologica Sinica, 2003, 61(1): 95-105. |
| [22] |
袁瑞丰, 李宗省, 蔡玉琴, 等. 干旱内陆河流域降水稳定同位素的时空特征及环境意义[J]. 环境科学, 2019, 40(5): 2122-2131. Yuan R F, Li Z X, Cai Y Q, et al. Space-time characteristics and environmental significance of stable isotopes in precipitation at an arid inland river basin[J]. Environmental Science, 2019, 40(5): 2122-2131. |
| [23] |
吴锦奎, 杨淇越, 丁永建, 等. 黑河流域大气降水稳定同位素变化及模拟[J]. 环境科学, 2011, 32(7): 1857-1866. Wu J K, Yang Q Y, Ding Y J, et al. Variations and simulation of stable isotopes in precipitation in the Heihe River Basin[J]. Environmental Science, 2011, 32(7): 1857-1866. |
| [24] |
张应华, 仵彦卿. 黑河流域中上游地区降水δ18O变化特征[J]. 冰川冻土, 2007, 29(3): 440-445. Zhang Y H, Wu Y Q. Characteristics of the δ18O in precipitation in the upper and middle reaches of Heihe River[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2007, 29(3): 440-445. DOI:10.3969/j.issn.1000-0240.2007.03.015 |
| [25] |
张应华, 仵彦卿. 黑河流域中上游地区降水中氢氧同位素研究[J]. 冰川冻土, 2009, 31(1): 34-39. Zhang Y H, Wu Y Q. Oxygen and hydrogen isotopes in precipitation in Heihe River Basin, China[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2009, 31(1): 34-39. |
| [26] |
王宁练, 张世彪, 蒲健辰, 等. 黑河上游河水中δ18O季节变化特征及其影响因素研究[J]. 冰川冻土, 2008, 30(6): 914-920. Wang N L, Zhang S B, Pu J C, et al. Seasonal variation of δ18O in river water in the upper reaches of Heihe River Basin and its influence factors[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2008, 30(6): 914-920. |
| [27] |
赵玮.疏勒河流域大气降水同位素特征及水汽来源研究[D].兰州: 兰州大学, 2017. Zhao W. Study on the isotopes and moisture source in precipitation in the Shule River Basin[D]. Lanzhou: Lanzhou University, 2017. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10730-1017714128.htm |
| [28] |
王利书, 唐泽军. 石羊河流域地下水循环的同位素和地球化学演化特征[J]. 环境科学学报, 2013, 33(6): 1748-1755. Wang L S, Tang Z J. Isotopic and geochemical evolution characteristics of groundwater circulation in the Shiyang River Basin[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2013, 33(6): 1748-1755. |
| [29] | Ma X G, Jia W X, Zhu G F, et al. Stable isotope composition of precipitation at different elevations in the monsoon marginal zone[J]. Quaternary International, 2018, 493: 86-95. DOI:10.1016/j.quaint.2018.06.038 |
| [30] |
李佳芳, 石培基, 朱国锋, 等. 河西走廊中部大气降水δ18O变化特征及水汽输送[J]. 环境科学学报, 2015, 35(4): 947-955. Li J F, Shi P J, Zhu G F, et al. Characteristics of δ18O in precipitation and moisture transports in the central Hexi Corridor[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2015, 35(4): 947-955. |
| [31] |
李永格, 李宗省, 冯起, 等. 托来河流域不同海拔降水稳定同位素的环境意义[J]. 环境科学, 2018, 39(6): 2661-2672. Li Y G, Li Z X, Feng Q, et al. Environmental significance of the stable isotopes in precipitation at different altitudes in the Tuolai River Basin[J]. Environmental Science, 2018, 39(6): 2661-2672. |
| [32] |
张自超, 丁悌平. 关于同位素地质测试数据的数据处理及结果表示[J]. 岩矿测试, 2000, 19(1): 77-79. Zhang Z C, Ding T P. Data processing and expression for analytical results in isotope geology[J]. Rock and Mineral Analysis, 2000, 19(1): 77-79. DOI:10.3969/j.issn.0254-5357.2000.01.015 |
| [33] | Dansgaard W. Stable isotopes in precipitation[J]. Tellus, 1964, 16(4): 436-468. DOI:10.3402/tellusa.v16i4.8993 |
| [34] | Price R M, Swart P K, Willoughby H E. Seasonal and spatial variation in the stable isotopic composition (δ18O and δD) of precipitation in south Florida[J]. Journal of Hydrology, 2008, 358(3-4): 193-205. DOI:10.1016/j.jhydrol.2008.06.003 |
| [35] | Xie L H, Wei G J, Deng W F, et al. Daily δ18O and δD of precipitations from 2007 to 2009 in Guangzhou, South China: implications for changes of moisture sources[J]. Journal of Hydrology, 2011, 400(3-4): 477-489. DOI:10.1016/j.jhydrol.2011.02.002 |
| [36] |
王涛, 张洁茹, 刘笑, 等. 南京大气降水氧同位素变化及水汽来源分析[J]. 水文, 2013, 33(4): 25-31. Wang T, Zhang J R, Liu X, et al. Variations of stable isotopes in precipitation and water vapor sources in Nanjing Area[J]. Journal of China Hydrology, 2013, 33(4): 25-31. DOI:10.3969/j.issn.1000-0852.2013.04.005 |
| [37] |
黄一民, 章新平, 唐方雨, 等. 长沙大气降水中稳定同位素变化及过量氘指示水汽来源[J]. 自然资源学报, 2013, 28(11): 1945-1954. Huang Y M, Zhang X P, Tang F Y, et al. Variations of precipitation stable isotope and vapor origins revealed by deuterium excess in Changsha[J]. Journal of Natural Resource, 2013, 28(11): 1945-1954. DOI:10.11849/zrzyxb.2013.11.011 |
| [38] |
李广, 章新平, 张新主, 等. 云南腾冲地区大气降水中氢氧稳定同位素特征[J]. 长江流域资源与环境, 2013, 22(11): 1458-1465. Li G, Zhang X P, Zhang X Z, et al. Stable hydrogen and oxygen isotopes characteristics of atmospheric precipitation from Tengchong, Yunnan[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2013, 22(11): 1458-1465. |
| [39] |
王昕卉.海河流域降水稳定同位素研究[D].天津: 天津师范大学, 2014. Wang X H. The research of stable isotopes in precipitate in Haihe River Basin[D]. Tianjin: Tianjin Normal University, 2014. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10065-1014321480.htm |
| [40] |
刘筱, 张福平, 雷声剑, 等. 西安大气降水稳定同位素变化规律及影响因素分析[J]. 江西农业学报, 2016, 28(6): 71-75. Liu X, Zhang F P, Lei S J, et al. Analysis of variation rules of stable isotopes in atmospheric precipitation and its influencing factors in Xi'an[J]. Acta Agriculturae Jiangxi, 2016, 28(6): 71-75. |
| [41] | Wang X Y, Li Z Q, Ross E, et al. Characteristics of water isotopes and hydrograph separation during the spring flood period in Yushugou River Basin, Eastern Tianshans, China[J]. Journal of Earth System Science, 2015, 124(1): 115-124. DOI:10.1007/s12040-014-0517-x |
| [42] | Pang H X, He Y Q, Zhang Z L, et al. The origin of summer monsoon rainfall at New Delhi by deuterium excess[J]. Hydrology and Earth System Sciences, 2004, 8(1): 115-118. DOI:10.5194/hess-8-115-2004 |
| [43] | Jouzel J, Merlivat L, Federer B. Isotopic study of hail: the δd-δ18O relationship and the growth history of large hailstones[J]. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 1985, 111(468): 495-516. DOI:10.1256/smsqj.46811 |
| [44] | Fritz P, Drimmie R J, Frape S K, et al. The isotopic composition of precipitation and groundwater in Canada[A]. In: International Atomic Energy Agency (Ed.). Isotope Techniques in Water Resources Development[M]. Vienna: International Atomic Energy Agency, 1987. 539-550. |
| [45] | Yu W S, Yao T D, Tian L D, et al. Relationships between δ18O in precipitation and air temperature and moisture origin on a south-north transect of the Tibetan Plateau[J]. Atmospheric Research, 2008, 87(2): 158-169. DOI:10.1016/j.atmosres.2007.08.004 |
| [46] | Stewart M K. Stable isotope fractionation due to evaporation and isotopic exchange of falling waterdrops: applications to atmospheric processes and evaporation of lakes[J]. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 1975, 80(9): 1133-1146. DOI:10.1029/JC080i009p01133 |
| [47] | Pang Z H, Kong Y L, Froehlich K, et al. Processes affecting isotopes in precipitation of an arid region[J]. Tellus B: Chemical and Physical Meteorology, 2011, 63(3): 352-359. DOI:10.1111/j.1600-0889.2011.00532.x |
| [48] | Li Z X, Feng Q, Yong S, et al. Stable isotope composition of precipitation in the south and north slopes of Wushaoling Mountain, Northwestern China[J]. Atmospheric Research, 2016, 182: 87-101. DOI:10.1016/j.atmosres.2016.07.023 |
| [49] | Schotterer U, Fröhlich K, Gäggeler H W, et al. Isotope records from mongolian and alpine ice cores as climate indicators[J]. Climatic Change, 1997, 36(3-4): 519-530. |
| [50] |
张学文. 气流对物质和能量输送量的垂直分布[J]. 沙漠与绿洲气象, 2009, 3(2): 1-5. Zhang X W. Vertical distribution of the transported quantity of material and energy by airflow[J]. Desert and Oasis Meteorology, 2009, 3(2): 1-5. DOI:10.3969/j.issn.1002-0799.2009.02.001 |
| [51] |
张强, 俞亚勋, 张杰. 祁连山与河西内陆河流域绿洲的大气水循环特征研究[J]. 冰川冻土, 2008, 30(6): 907-913. Zhang Q, Yu Y X, Zhang J. Characteristics of water cycle in the Qilian Mountains and the oases in Hexi inland river basins[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2008, 30(6): 907-913. |
| [52] |
贾文雄, 李宗省. 祁连山东段降水的水化学特征及离子来源研究[J]. 环境科学, 2016, 37(9): 3322-3332. Jia W X, Li Z X. Hydrochemical characteristics and sources of ions in precipitation at the East Qilian Mountains[J]. Environmental Science, 2016, 37(9): 3322-3332. |