天山东部地区水循环过程中稳定氢、氧同位素研究

稳定氢氧同位素作为水分子的构成部分，是描述水循环过程的天然示踪剂，也是全球变化研究的热点之一。天山是亚洲中部干旱区典型的湿岛，但长期以来水循环过程中稳定同位素研究比较薄弱。本项目依托新疆天山冰川国家野外科学观测研究站和天山地区的20余个国家气象观测站，建立了覆盖天山地区的降水同位素监测网络，根据近年来采集的降水、雪冰和冰川融水等样品，系统分析了新疆天山地区大气降水中稳定氢氧同位素的基本特征，基于降水同位素研究了天山乌鲁木齐河流域的水汽循环过程，并分析了乌鲁木齐河源1号冰川地区同位素在不同水体中的分馏过程。项目完成了预定目标，取得如下主要成果：（1）基于天山地区20余个采样点的降水氢氧同位素实测资料，系统地分析了降水同位素的区域差异和季节变化，明确了其与气象要素的联系，并根据温度效应利用0.5°×0.5°的逐日气温与降水量格点资料模拟了天山地区降水同位素景观；计算了事件尺度和月尺度的天山地区大气水线，并从降水量是否加权的角度比较了不同回归方法对大气水线的影响。（2）采用基于大气比湿订正的拉格朗日算法，研究了不同水汽源地对天山降水同位素的影响，分析了降水同位素与中亚低涡、中亚长波槽等天气系统的联系，并关注了典型极端降水事件中氢氧同位素的变化过程。（3）利用三元混合模型评估了天山地区局地再循环水汽对降水的贡献，明确了降水来源于植物蒸腾水汽、地表蒸发水汽和外来水汽贡献的比例；运用Froehlich模型评估了云下二次蒸发对降水同位素的影响，定量计算了雨滴从云下到地面的降落过程中同位素的变化；选取Aura卫星对流层发射光谱仪产品和同位素大气环流模式对天山地区水汽同位素进行分析，对比了降水与水汽中稳定同位素的联系。（4）基于天山乌鲁木齐河流域上中下游不同站点的降水同位素分布规律，研究了典型内陆河流域的水汽循环过程；分析了乌鲁木齐河源1号冰川地区水汽－降水－雪冰－雪冰融水中同位素的分馏过程，明确了冰川表层雪同位素的空间分布和季节变化，探讨了雪冰中同位素的演化过程和冰雪融水同位素变化情况。