LI-2100 | 內陸山區徑流穩定同位素的氣候與景觀(guān)控制

水，我們生活中無(wú)處不在的重要元素。它潤澤著(zhù)大地，孕育著(zhù)生命。然而，水的旅程并不僅僅局限于地表，它通過(guò)蒸發(fā)和降水，與大氣、植被形成了緊密的互動(dòng)。而這種互動(dòng)的背后隱藏著(zhù)一系列的謎題，需要科學(xué)家們通過(guò)不斷研究來(lái)揭示。

水同位素研究便是一種重要的手段，通過(guò)分析水中的同位素元素，科學(xué)家們能夠了解水的來(lái)源、循環(huán)和變化。水同位素研究為科研人員提供了一種寶貴的工具，幫助他們更好地了解水、植被和氣候之間的復雜關(guān)系。一起來(lái)了解一下，來(lái)自西北師范大學(xué)的研究團隊，用全自動(dòng)真空冷凝抽提系統（LI-2100，北京理加聯(lián)合科技有限公司）做的相關(guān)研究。

水資源是制約干旱區社會(huì )發(fā)展的主要自然資源，山區是內陸干旱區重要的水源涵養區，山區冰川積雪融水對干旱區淡水供應至關(guān)重要。隨著(zhù)氣候變暖，冰川積雪融化加速，地表蒸散發(fā)增強，降水變異性加劇，氣候變化將增強山區河流水文過(guò)程的復雜性。水穩定同位素是深入了解區域水文過(guò)程的有效方法，研究?jì)汝懮絽^徑流同位素時(shí)空變化的主要控制因素，對認識內陸山區水文過(guò)程變化，合理調配干旱區水資源至關(guān)重要。

基于此，在本研究中，來(lái)自西北師范大學(xué)的研究團隊監測了中亞干旱區典型的內陸山區流域-西營(yíng)河流域不同水體同位素數據（地表水、降水、地下水以及積雪融水）和相關(guān)水文氣象數據，結合相關(guān)氣象觀(guān)測數據及植被覆蓋指數（NDVI)，評估氣候和景觀(guān)對內陸山區徑流穩定同位素的影響。研究可以為厘清內陸山區徑流穩定同位素的控制機制提供更全面的參考。

01 不同水體穩定同位素組成

西營(yíng)河流域不同景觀(guān)區域氣象要素和水體穩定同位素特征。(a)不同景觀(guān)區域氣溫、相對濕度以及降水量的變化；(b)不同水體穩定同位素在不同景觀(guān)區域的組成特征，P為降水，R為徑流，M為積雪融水，G為地下水；(c)~(e)不同水體δ²H與δ¹⁸O的關(guān)系，(c)為冰川-灌叢區，(d)為中高覆蓋度草地-森林區，(e)為低覆蓋草地-裸地區。

02?不同景觀(guān)區域的徑流同位素組成

西營(yíng)河流域不同景觀(guān)區域徑流同位素隨NDVI指數以及海拔的變化特征。

03?氣候對山區徑流同位素的影響

西營(yíng)河不同景觀(guān)區域氣象要素與降水穩定同位素的相關(guān)性分析，（a）降水δ¹⁸O與溫度，（b）降水δ¹⁸O與相對濕度，（c）降水δ¹⁸O與降水量

04?自然和人為景觀(guān)變化對徑流穩定同位素的影響

西營(yíng)河流域不同景觀(guān)區域LEL的變化，LELs為局地蒸發(fā)水線(xiàn)。（a）冰川-灌叢區（GSARs）,（b）中高覆蓋草地-林地區(MHGFARs),（c）低覆蓋草地-裸地區（LGBARs）。X軸和Y軸上的柱狀統計圖代表δ¹⁸O和δ²H的分布曲線(xiàn)。

西營(yíng)河流域海拔變化對降水穩定同位素的相關(guān)性分析，（a）徑流δ¹⁸O與海拔，（b）降水δ¹⁸O與海拔。

西營(yíng)河降水（a）和徑流（c）d-excess的變化，以及西營(yíng)水庫入口（b）和出口（d）處徑流水線(xiàn)的變化。

研究結論

本研究利用典型內陸山區流域不同水體穩定同位素數據，結合相關(guān)氣象觀(guān)測數據和植被覆蓋（NDVI）數據，為進(jìn)一步了解內陸山區流域徑流穩定同位素變化特征及其控制機制提供了依據。在內陸山區流域，氣候和景觀(guān)特征會(huì )隨海拔而產(chǎn)生顯著(zhù)差異。因此，我們認為，在內陸山區，徑流同位素組成及其控制因素需要做進(jìn)一步更深入的研究。本研究強調了氣象要素以及地表景觀(guān)的空間差異對內陸山區流域徑流穩定同位素的控制過(guò)程。這些結果有利于全面認識內陸山區徑流穩定同位素的控制機制。

1、氣象要素通過(guò)控制徑流的蒸發(fā)過(guò)程和補給源同位素特征來(lái)控制徑流同位素變化；

2、在植被覆蓋度較低的區域，地表景觀(guān)特征通過(guò)改變補給源同位素特征來(lái)控制著(zhù)徑流同位素組成；

3、在植被覆蓋度較高的區域，地表植被覆蓋通過(guò)控制蒸發(fā)過(guò)程來(lái)影響徑流穩定同位素。

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