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LI-2100 | 內陸山區(qū)徑流穩(wěn)定同位素的氣候與景觀控制

日期: 2024-01-15
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水,我們生活中無處不在的重要元素。它潤澤著大地,孕育著生命。然而,水的旅程并不僅僅局限于地表,它通過蒸發(fā)和降水,與大氣、植被形成了緊密的互動。而這種互動的背后隱藏著一系列的謎題,需要科學家們通過不斷研究來揭示。

水同位素研究便是一種重要的手段,通過分析水中的同位素元素,科學家們能夠了解水的來源、循環(huán)和變化。水同位素研究為科研人員提供了一種寶貴的工具,幫助他們更好地了解水、植被和氣候之間的復雜關系。一起來了解一下,來自西北師范大學的研究團隊,用全自動真空冷凝抽提系統(tǒng)(LI-2100,北京理加聯(lián)合科技有限公司)做的相關研究。

LI-2100 | 內陸山區(qū)徑流穩(wěn)定同位素的氣候與景觀控制

水資源是制約干旱區(qū)社會發(fā)展的主要自然資源,山區(qū)是內陸干旱區(qū)重要的水源涵養(yǎng)區(qū),山區(qū)冰川積雪融水對干旱區(qū)淡水供應至關重要。隨著氣候變暖,冰川積雪融化加速,地表蒸散發(fā)增強,降水變異性加劇,氣候變化將增強山區(qū)河流水文過程的復雜性。水穩(wěn)定同位素是深入了解區(qū)域水文過程的有效方法,研究內陸山區(qū)徑流同位素時空變化的主要控制因素,對認識內陸山區(qū)水文過程變化,合理調配干旱區(qū)水資源至關重要。

LI-2100 | 內陸山區(qū)徑流穩(wěn)定同位素的氣候與景觀控制

基于此,在本研究中,來自西北師范大學的研究團隊監(jiān)測了中亞干旱區(qū)典型的內陸山區(qū)流域-西營河流域不同水體同位素數據(地表水、降水、地下水以及積雪融水)和相關水文氣象數據,結合相關氣象觀測數據及植被覆蓋指數(NDVI),評估氣候和景觀對內陸山區(qū)徑流穩(wěn)定同位素的影響。研究可以為厘清內陸山區(qū)徑流穩(wěn)定同位素的控制機制提供更全面的參考。

01 不同水體穩(wěn)定同位素組成

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西營河流域不同景觀區(qū)域氣象要素和水體穩(wěn)定同位素特征。(a)不同景觀區(qū)域氣溫、相對濕度以及降水量的變化;(b)不同水體穩(wěn)定同位素在不同景觀區(qū)域的組成特征,P為降水,R為徑流,M為積雪融水,G為地下水;(c)~(e)不同水體δ2H與δ18O的關系,(c)為冰川-灌叢區(qū),(d)為中高覆蓋度草地-森林區(qū),(e)為低覆蓋草地-裸地區(qū)。

02?不同景觀區(qū)域的徑流同位素組成

LI-2100 | 內陸山區(qū)徑流穩(wěn)定同位素的氣候與景觀控制

西營河流域不同景觀區(qū)域徑流同位素隨NDVI指數以及海拔的變化特征。

03?氣候對山區(qū)徑流同位素的影響

LI-2100 | 內陸山區(qū)徑流穩(wěn)定同位素的氣候與景觀控制

西營河不同景觀區(qū)域氣象要素與降水穩(wěn)定同位素的相關性分析,(a)降水δ18O與溫度,(b)降水δ18O與相對濕度,(c)降水δ18O與降水量

04?自然和人為景觀變化對徑流穩(wěn)定同位素的影響

LI-2100 | 內陸山區(qū)徑流穩(wěn)定同位素的氣候與景觀控制

西營河流域不同景觀區(qū)域LEL的變化,LELs為局地蒸發(fā)水線。(a)冰川-灌叢區(qū)(GSARs),(b)中高覆蓋草地-林地區(qū)(MHGFARs),(c)低覆蓋草地-裸地區(qū)(LGBARs)。X軸和Y軸上的柱狀統(tǒng)計圖代表δ18O和δ2H的分布曲線。

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西營河流域海拔變化對降水穩(wěn)定同位素的相關性分析,(a)徑流δ18O與海拔,(b)降水δ18O與海拔。

LI-2100 | 內陸山區(qū)徑流穩(wěn)定同位素的氣候與景觀控制

西營河降水(a)和徑流(c)d-excess的變化,以及西營水庫入口(b)和出口(d)處徑流水線的變化。

研究結論

本研究利用典型內陸山區(qū)流域不同水體穩(wěn)定同位素數據,結合相關氣象觀測數據和植被覆蓋(NDVI)數據,為進一步了解內陸山區(qū)流域徑流穩(wěn)定同位素變化特征及其控制機制提供了依據。在內陸山區(qū)流域,氣候和景觀特征會隨海拔而產生顯著差異。因此,我們認為,在內陸山區(qū),徑流同位素組成及其控制因素需要做進一步更深入的研究。本研究強調了氣象要素以及地表景觀的空間差異對內陸山區(qū)流域徑流穩(wěn)定同位素的控制過程。這些結果有利于全面認識內陸山區(qū)徑流穩(wěn)定同位素的控制機制。

1、氣象要素通過控制徑流的蒸發(fā)過程和補給源同位素特征來控制徑流同位素變化;

2、在植被覆蓋度較低的區(qū)域,地表景觀特征通過改變補給源同位素特征來控制著徑流同位素組成;

3、在植被覆蓋度較高的區(qū)域,地表植被覆蓋通過控制蒸發(fā)過程來影響徑流穩(wěn)定同位素。


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