《湘江流域陸面過程中穩定水同位素的研究》是依託湖南師範大學，由章新平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：湘江流域陸面過程中穩定水同位素的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：章新平
- 依託單位：湖南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以湘江流域為研究區域，採用數學模擬與實際取樣相結合的方法，利用穩定同位素在水循環中形成的各種同位素現象揭示發生在流域內生物圈系統和水文氣象過程中精細的物理變化和物質遷移規律，深入了解東亞季風區典型流域的水循環機制。將穩定同位素效應引入NOAH陸面模式，模擬流域內土壤、植被、大氣之間的H216O以及穩定同位素H218O和HD16O的通量，確定植物蒸騰和自由水面蒸發對總蒸散的相對貢獻。通過對該流域內大氣降水、河水、地下水、泉水、土壤水和大氣水汽的取樣，以及通過與模擬結果的比較，對影響流域降水的水汽進行識別，揭示不同水汽來源、不同水汽輸送方式對穩定水同位素的影響，為進行水汽來源分析、實施流域水汽監測、定量恢復沉積物中的古氣候、古環境記錄以及為陸面模式的參數化改進提供穩定同位素的證據。研究結果將豐富人們對陸地表面能量、水體、物質平衡的認識，加深對能量和水循環過程如何作用以及對氣候反饋貢獻的理解。
結題摘要
以湘江流域為研究區域，採用現場取樣、氣象診斷、數學模式相結合的方法，利用穩定同位素在水循環中形成的各種穩定同位素現象研究了發生在流域內陸面過程以及水循環中精細的物理變化和物質遷移規律，揭示了影響水穩定同位素變化的主要原因，改善了對季風區水循環中穩定同位素效應的理解和認識。項目實施期間，取得了以下主要進展：(1)在湘江流域中游的長沙嶽麓山下實施了為期6年的大氣降水、河水、淺層土壤水、井水和近地面大氣水汽的水樣採集和水穩定同位素的測試。(2)利用實際監測數據，分析了東亞典型季風區陸面過程中的水穩定同位素的變化特徵，不同水體之間的穩定同位素的相互轉換關係，地表水、淺層土壤水和地下水中穩定同位素對降水穩定同位素的回響時滯。結果顯示，湘江河水和淺層土壤水的滯後時間較短，約1-4天；井水的滯後時間較長，約5天以上。(3)利用HYSPLIT氣流軌跡模型對研究區降水事件的水汽來源和輸送路徑進行了追蹤。結果發現，研究區冬季降水的水汽主要來源於西風帶以及南下冷空氣輸送的大陸性氣團；夏季的水汽輸送軌跡更多地集中在西南季風路徑上，西太洋副高對東亞季風區的水汽起到了重要的調節作用。(4)實施了不同季節自由水體中水穩定同位素的蒸發分餾實驗，分析了蒸發剩餘水中穩定同位素的變化特徵，探討了蒸發剩餘水中水穩定同位素變化及其與相關氣象要素的關係。蒸發水體中的穩定同位素比率隨剩餘水比例的減小逐漸增加，蒸發水體穩定同位素動力分餾模擬結果與實測較吻合，並能反映出由於水面物質交換所引起的剩餘水中穩定同位素值的波動。(5)開發了一個穩定同位素大氣水平衡模式iAWBM。利用該模式模擬了全球大氣水汽和降水中穩定同位素的空間分布以及降水中穩定同位素與降水量和溫度之間的關係、季風區長沙站大氣水汽和降水中穩定同位素的時間變化。模擬結果很好地再現了全球降水中穩定同位素的緯度效應、大陸效應和季節差異，以及長沙降水中穩定同位素的季節變化，季風區降水中穩定同位素雨季被貧化旱季被富集的基本特點以及存在的顯著降水量效應均被模擬出。(6)依託本研究項目，已公開發表論文28篇，其中被SCI收錄的論文5篇，國際刊物的論文14篇，國核心心刊物的論文21篇。在項目實施期間，共培養博士研究生1名，碩士研究生9名。
