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基于氢氧稳定同位素和水化学的青藏高原高寒内陆流域水文过程示踪研究 被引量：14
1
作者 雷义珍 曹生奎 +4 位作者 曹广超 杨羽帆 兰垚 季雨桐 李华非 《地理研究》 CSSCI CSCD 北大核心 2021年第5期1239-1252,共14页
氢氧稳定同位素和水化学已成为研究水文循环过程的良好示踪剂,两者的结合能很好地揭示流域或者区域(特别是缺少水文观测数据的高寒内陆地区)的水文循环过程。青藏高原地表环境较恶劣,缺乏流域尺度的水文观测资料,不利于对流域尺度水文... 氢氧稳定同位素和水化学已成为研究水文循环过程的良好示踪剂,两者的结合能很好地揭示流域或者区域(特别是缺少水文观测数据的高寒内陆地区)的水文循环过程。青藏高原地表环境较恶劣,缺乏流域尺度的水文观测资料,不利于对流域尺度水文循环过程的综合理解和认识,成为水资源高效综合利用的瓶颈。为此,本文以青海湖沙柳河流域为研究对象,通过对降水、河水和地下水的定期定点高密度采样和对其氢氧稳定同位素组成(δD、δ^(18)O)和水化学氯离子(Cl^(-))浓度的分析测定,其目的旨在识别和示踪流域不同水体间的补给关系,探究D-18O同位素和Cl^(-)离子能否指示流域水文过程。结果显示,青海湖沙柳河流域干、支流河水和地下水均受降水补给,自上游至下游,干流河水受降水补给作用较强,支流河水受补给作用依次减弱,地下水受降水补给作用较弱。下游干流河水主要受下游地下水和全域支流河水补给,比例分别为15.45%和84.55%;下游地下水主要由中上游的河水和地下水补给,比例分别为42.40%和57.60%。上述结果表明结合氢氧稳定同位素和水化学手段可定量揭示高寒内陆河流域的水文过程,可为青藏高原其他类似流域水文过程示踪研究提供范例。 展开更多
关键词 氢氧稳定同位素 水化学 水文过程 青海湖 沙柳河流域
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祁连山南坡主要流域河水稳定同位素特征及补给关系 被引量：7
2
作者 刘芳 曹广超 +1 位作者 曹生奎 杨羽帆 《中国沙漠》 CSCD 北大核心 2020年第6期151-161,共11页
受气候变化和人类活动影响,高寒山区的径流过程发生了明显变化,其复杂的水文过程影响着整个西北内陆地区水资源分配格局。本文选取中国内陆地区具有典型代表和重要生态价值的祁连山南坡为研究区,基于稳定同位素原理和空间分析技术,研究... 受气候变化和人类活动影响,高寒山区的径流过程发生了明显变化,其复杂的水文过程影响着整个西北内陆地区水资源分配格局。本文选取中国内陆地区具有典型代表和重要生态价值的祁连山南坡为研究区,基于稳定同位素原理和空间分析技术,研究了祁连山南坡2018年8月及2019年8月大通河、野牛沟河、八宝河及托勒河的氢氧同位素组成特征及其空间分布,并在端元混合模型的基础上,估算和探讨了不同水源对河流的补给比例以及补给差异的原因,结果显示:(1)祁连山南坡河水δ18O与δD值范围分别为-10.02‰^-6.35‰、-61.05‰^-38.11‰,平均值分别为-8.38‰和-49.91‰,氘盈余(d-excess)值均大于全球雨水氘盈余均值10‰,河水的蒸发线方程为δD=4.87δ18O-9.08(R2=0.87,n=158)。(2)大通河中上游地区主要受降雨补给,补给比例为80.8%;中下游主要受地下水补给,补给比例为67.4%。野牛沟河补给来源主要为降水和地下水,占比分别为40.9%和53.9%;八宝河上游主要受降水和井水影响,下游受井水影响居多。托勒河降雨和地下水补给比例分别为46.9%和53.1%。不同水源的汇入是祁连山南坡源头流域河水氢氧稳定同位素空间存在差异的主要原因。 展开更多
关键词 河水 氢氧稳定同位素 空间分布 补给关系 祁连山南坡
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青海湖沙柳河流域蒸散发时空变化特征 被引量：3
3
作者 康利刚 曹生奎 +3 位作者 曹广超 杨羽帆 严莉 王有财 《干旱区研究》 CSCD 北大核心 2023年第3期358-372,共15页
蒸散发(Evapotranspiration,ET)是植被和地面整体向大气输送的水汽总通量,其作为能量平衡及水循环的重要组成部分,不仅影响植物的生长发育,还可通过影响大气环流从而调节气候。本研究基于MODIS影像数据,结合数字高程模型(DEM)数据和气... 蒸散发(Evapotranspiration,ET)是植被和地面整体向大气输送的水汽总通量,其作为能量平衡及水循环的重要组成部分,不仅影响植物的生长发育,还可通过影响大气环流从而调节气候。本研究基于MODIS影像数据,结合数字高程模型(DEM)数据和气象数据,采用ArcGIS空间分析和数理统计方法对2000—2019年青海湖沙柳河流域近20 a的蒸散发时空特征进行了研究,并探究了流域蒸散发和气象因子的相关关系及其地形和海拔效应。结果表明:(1)青海湖沙柳河流域年均蒸散量在379.7~575.4 mm,平均蒸散量为501.9 mm,年均蒸散量呈显著的增加趋势(P<0.01),线性斜率为5.98 mm·a^(-1)。(2)青海湖沙柳河流域多年平均蒸散量空间差异显著,其值表现为“中间高,两端低”的分布格局,即河源地区和下游河口三角洲地区低于中游地区。从不同植被类型带的多年平均蒸散量来看,高山草甸带>高山寒漠带>高山草原带。蒸散量较显著增加的区域主要分布在流域下游河口三角洲地区,占流域面积的9.7%,较轻微增加的区域占据流域主体,占流域81.2%。(3)年均蒸散量与年均气温、年均降水量呈显著正相关关系,与年均相对湿度呈不显著负相关,气候变暖是蒸散量增加的根本动力。(4)多年平均蒸散量随坡度的增大呈现“增减增”趋势,但坡度间总体差异不明显。多年平均蒸散量在不同坡向除了平面蒸散量最小外,其余坡向的差异较小。多年平均蒸散量随海拔升高,呈先急剧增加后趋于平缓的趋势。以上结果说明,近20 a来青海湖沙柳河流域气候的暖湿化导致了流域蒸散量增加,其增幅主要集中在海拔较低的高山草原带,海拔较高的高山草甸带和高山寒漠带增幅较小。 展开更多
关键词 MODIS 蒸散发 时空变化 气象 地形 青海湖 沙柳河流域
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祁连山南坡水体氢氧稳定同位素特征研究 被引量：5
4
作者 刘芳 曹广超 +2 位作者 曹生奎 张卓 杨羽帆 《干旱区研究》 CSCD 北大核心 2020年第5期1116-1123,共8页
水体氢氧稳定同位素是表征水体运移和水分转化的重要指示剂,可为地区水文循环过程的研究提供判断依据。基于稳定同位素技术,分析祁连山南坡不同水体的氢氧同位素组成特征,探讨其影响因素。结果表明:(1)祁连山南坡不同水体的氢氧稳定同... 水体氢氧稳定同位素是表征水体运移和水分转化的重要指示剂,可为地区水文循环过程的研究提供判断依据。基于稳定同位素技术,分析祁连山南坡不同水体的氢氧同位素组成特征,探讨其影响因素。结果表明:(1)祁连山南坡不同水体的氢氧稳定同位素特征存在差异,降水的稳定同位素值波动范围大于河水、地下水及冰川融水;(2)河水与地下水稳定同位素关系点接近,两者水力联系较强;(3)研究区冰川融水蒸发线方程为y=6.331x+1.756(n=8,R2=0.98),河水蒸发线方程为y=4.467x-11.716(n=75,R2=0.80),地下水蒸发线方程为y=4.889x-7.481(n=19,R2=0.76),各水体氢氧稳定同位素值之间均具有较好的线性关系,河水与地下水补给源关系较复杂;(4)冰川融水、河水与地下水氢氧稳定同位素的环境效应均不显著,而降水则具有较明显的高程效应、纬度效应和大陆效应。 展开更多
关键词 水体 氢氧稳定同位素 影响因素 祁连山南坡
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青海湖沙柳河流域土壤水氢氧稳定同位素组成空间变化特征
5
作者 李华非 曹生奎 +2 位作者 季雨桐 侯瑶芳 杨羽帆 《生态科学》 CSCD 2023年第4期82-91,共10页
土壤水氢氧同位素组成的空间变化特征,对于水循环以及不同水体之间相互关系的研究具有重要意义。以青海湖沙柳河流域为研究对象,基于该流域2018—2019年7、8月土壤水氢氧稳定同位素组成(δ^(2)H、δ^(18)O)数据,借助ARcGIS空间插值方法... 土壤水氢氧同位素组成的空间变化特征,对于水循环以及不同水体之间相互关系的研究具有重要意义。以青海湖沙柳河流域为研究对象,基于该流域2018—2019年7、8月土壤水氢氧稳定同位素组成(δ^(2)H、δ^(18)O)数据,借助ARcGIS空间插值方法,对土壤水δ^(2)H和δ^(18)O空间变化特征进行了研究。结果表明:青海湖沙柳河流域2018—2019年7、8月土壤水δ^(2)H和δ^(18)O的变化范围为–126.53‰—–16.13‰和–16.48‰—–1.26‰。研究期内0—30 cm土壤水δ^(2)H和δ^(18)O平均值的土壤水线分别为:SWL_(2018.07 )(δ^(2)H=5.83δ^(18)O–8.36,R^(2)=0.93)、SWL_(2018.08 )(δ^(2)H=6.28δ^(18)O–8.35,R^(2)=0.93)、SWL_(2019.07 )(δ^(2)H=6.53δ^(18)O–5.70,R^(2)=0.94)、SWL_(2019.08 )(δ^(2)H=6.86δ^(18)O–1.37,R^(2)=0.92)。整体上SWL的斜率随深度的变化整体上呈现先增大后减小的趋势,截距则表现出随着深度增加逐渐增大的特点,2019年8月SWL的斜率表现为随着深度增加而逐渐减小,截距的变化差距不大。大气降水是土壤水的重要来源,蒸发富集作用导致不同深度SWL斜率小于局部大气降水线(LWML)斜率。空间分布上,青海湖沙柳河流域土壤水稳定氢氧同位素的海拔效应并不明显,但它还是受到了局地蒸发强度、地形地势、植被盖度等的影响,在流域面上呈现出斑块状分区。研究结果可为进一步研究流域水分循环,土壤水补给机制等提供数据支撑和理论参考。 展开更多
关键词 青海湖流域 氢氧稳定同位素 大气水线 土壤水 空间分布特征
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书法
6
作者 汪哲希 杨羽帆(指导) 《海峡儿童》 2019年第29期F0003-F0003,共1页
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