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浅析东江下游大气降水氢氧同位素的特征
发布日期:2018-12-26  来源:生态环境学报   浏览次数:105
核心提示:影响降水稳定同位素组成的因素诸多,包括温度、降水量等(Dansgaard,1964)。云团冷凝服从瑞利条件,值与分馏系数有关,是关于冷凝温度的函数,故值
 影响降水稳定同位素组成的因素诸多,包括温度、降水量等(Dansgaard,1964)。云团冷凝服从瑞利条件,δ值与分馏系数α有关,α是关于冷凝温度的函数,故δ值随温度的变化而改变。由于云层冷凝温度难以直接测量,地面温度与冷凝温度在一定程度上有对应关系,故常用地面温度替代(卫克勤等,1994)。章新平(2005)按照时间尺度,将关于降水稳定同位素与温度间相关关系的分析分为三类:年际、月和天气尺度,并基于国际原子能机构(IAEA)和世界气象组织(WMO)监测网数据,筛选出24个站点,对月和年际尺度下δ18O与温度的关系进行探讨,得到月尺度下温度效应主要分布在中高纬度、年际尺度下δ18O与年均温度间也存在一定程度的正相关关系的结论。陈中笑等(2010)指出,影响大气降水同位素组成的大陆效应、高度效应、纬度效应等,本质上都是受温度控制。但是在低纬度沿海地区或季风区,温度效应会受到一定程度的抑制,降水量效应显著(Araguás-Araguás et al.,1998;Jouzel et al.,1997),即稳定同位素比率与降水量之间存在反相关关系。
卫克勤等(1994)通过研究我国降水18O和D同位素发现,受季风气候影响的地区夏季降水同位素δ值偏负,但跟当地降水量并不都直接相关,降水气团的来源和性质等气候环境背景也是决定降水同位素组成的重要因素。不同的水汽蒸发源地和输送路径,雨滴氢、氧同位素动力分馏程度不同,从而造成局地降水同位素组成的差异,利用该特征可示踪大气降水的水汽来源,为大气环流及气候变化提供重要的参考信息(宋献方等,2007;张琳等,2009;章新平等,2004)。庞洪喜等(2005)基于IAEA全球降水同位素观测网(GNIP)中新德里和香港两站同位素资料确定的季风降水的水汽源区,与基本大气环流背景相吻合。柳鉴容等(2007)利用中国大气降水同位素网络(CHNIP)南部7个站点,于2005年7月收集并分析月大气降水样品,发现降水中氧同位素对夏季南部地区3条主要水汽通道(西南、南海和东南水汽通道)有很好的指示作用。
东江流域地处我国珠江三角洲季风区,季风环流为区域降水的发生提供了充沛的水汽条件,同时通过影响水汽输送场的分布直接控制降水的时空分配。本文通过采集并分析东江下游2017年日降水样品,对降水氢、氧同位素变化特征和与温度、降水量等气象要素之间的关系进行分析,并利用HYSPLIT模型后向轨迹法,得到各月份的主要水汽通道,进一步探讨研究区域降水的水汽来源及输送状况,为区域降水成因及机理研究提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 研究区域概况
东江是广东省四大水系之一,发源于江西省寻邬县桠髻钵山,上游称寻乌水,在广东省的龙川县合河坝与安远水汇合后称东江,地理位置介于113°52′~115°52′E,22°38′~25°14′N。东江干流全长562km,河床平均坡降为0.39‰(解晨骥等,2013),在广东省境内自东北向西南流经河源、惠州、东莞等市后注入狮子洋(图1)。流域面积35340km2,其中广东省境内31840km2,占流域总面积的90%(林凯荣等,2012)。东江流域属亚热带季风性湿润气候,高温多雨,多年平均气温20.4℃,年均降雨量、蒸发量分别为1750mm、1200mm(陈晓宏等,2010)。
 
 
 
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