乌鲁木齐地区大气降水中D和0的变化特征.PDF

维普资讯 第 2l卷 第 9期 干 旱 区 资 源 与 环 境 Vo1．2l No．9 2007年 9月 JournalofAridLandResourcesandEnvironment Sep．2007 文章编号：1003—7578(2007)09—046—05 乌鲁木齐地区大气降水 中 D和 0的变化特征 李 晖 ， 周宏飞 (1．中国科学院新疆生态与地理研究所，乌鲁木齐 830011； 2．中国科学院阜康荒漠生态研究站，阜康 831505 3．中国科学院研究生院，北京 100049) 提 要：本文研究了乌鲁木齐地区近 l7年(1986--2002)大气降水的氢氧同位素组成，提 出了大气降水线方程为8D=7．2l8180+4．50，并与全国及全球降水线方程进行对比，揭示 了该降水线方程的特征。研究表明，乌鲁木齐水分来源复杂，主要是西风带输送的海洋水汽和 局地的蒸发，大气降水的加权平均 0与月平均气温相关关系显著，与雨量效应(降水量效应) 较相关，降水中温度效应明显，且在一定时期很大程度上其影响掩盖了雨量效应。乌鲁木齐降 水中8180的季节变化与温度的季节变化几乎一致，温度是制约降水中稳定同位素变化的主要 影响因子。 关键词：大气降水；6D；8t80；温度效应；雨量效应；氘盈余；乌鲁木齐 中图分类号 ：P402 文献标识码：A 在水循环研究过程中，降水的水汽来源一直是水文学与气象学家共同关注的热点，它对于我们深入 了解水循环过程及其结构具有重要意义 -3]。0和 H是 自然界水体 中两种天然示踪剂，由于水体在相 变过程中稳定同位素发生平衡分馏和动力分馏，不同来源的水体具有不同的同位素组成特征，这使利用 水体 中稳定同位素变化对水循环过程进行研究成为可能。稳定同位素在水文循环过程 中的研究应用，始 于20世纪50年代初，大范围有组织的取样工作，开始于 1961年。在 国际原子能机构IAEA(theIntema． tionalAtomicEnergyAgency)和世界气象组织WMO(theWorldMeteorologicalOrganization)的联合推动下， 全球建立 了降水中稳定同位素比率监测网，目前为止全球 已建立 了550多个降水取样站点，对降水中稳 定同位素比率进行连续的跟踪监测，以建立全球降水模型，并且，所有取样站的同位素资料和同期的常规 气象资料 由IAEA定期出版，其 目的在于推断大气环流型以及全球和局地的水循环机制。这为研究全球 及局地水循环提供 了宝贵的同位素资料。 目前，利用稳定同位素示踪法来追踪水汽来源，是国际上研究 的热点。由于降水中过量氘 (d=8D一88揭O)主要受制于水汽源区的相对湿度、海温和风速等气象条 件 ，所以过量氘是示踪水汽源区的一个重要参数。因此，许多学者利用降水中过量氘的变化去追踪 水汽来源 。 我国从 1966年开始对珠穆朗玛峰科考的降雪样品中氚和重氧进行分析，在此方面陆续开展了一些工 作¨，有组织地建立长期观测站则始于 1983年，并初步获得 了中国大气降水稳定同位素资料 ]。近 年来，我国气象工作者利用氢氧稳定同位素方法对 中国降水变化的研究已经取得许多成果，尤其对我国青 藏高原的水汽来源和东部地区的降水变化规律及干旱、洪涝灾害等的研究 -2 。 目前国内研究主要集 中 在以下两个方面：(1)青藏高原大气降水(雪)的氢、氧同位素研究，其重要意义在于，帮助追溯该地区的古 环境和古气候，进而阐明人类活动对全球变化的影响。(2)总结中国大气降水的氢氧同位素组成与分布 规律，探讨各种气象要素(气温、降水量、季风等)对降水中同位素组成的影响，进而为全球水循环模型提 供基本数据。 本文以乌鲁木齐气象站大气降水中氢氧同位素多年监测数据为基础 ，建立了本地区大气降水线方程， 收稿 日期 ：2006—8一Il 基金项 目：中国科学院野外站基金项 目和国家 自然科学基金项 目(4