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学科主题: 地理学::自然地理学
题名: 青藏高原南部冰川与湖泊稳定同位素及其稳定同位素水文循环研究
作者: 高晶
答辩日期: 2010-05-31
导师: 姚檀栋
专业: 自然地理学
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
学位: 博士
关键词: 稳定同位素 ; 降水 ; 河水 ; 湖水 ; 冰芯 ; 青藏高原 ; 水汽来源 ; GCMs
摘要: 青藏高原作为地球的第三极,是全球气候变化的敏感区域,已经成为全球关注的焦点地区。它是极地以外冰川分布最密集地区,也是我国最大的湖泊分布区。受全球变暖的影响,青藏高原冰川大量退缩,与之相联系的河流、湖泊必定受到影响。但是,由于高原广袤复杂的地表状况和极端气候环境,气象水文台站稀少,利用传统的水文方法较难有效的对高原流域和区域尺度水循环过程进行研究。因此,利用水体稳定同位素方法,借助冰芯、降水、河水和湖水观测结果,结合模型(GSMs和流域稳定同位素水文模型)研究该地区的不同尺度的水循环和气候环境变化显得极为重要。 本论文结合青藏高原南部现代降水稳定同位素观测研究和GCMs模型模拟,利用青藏高原南部3支冰芯记录,对1950s以来青藏高原南部不同区域的水汽来源和传输过程以及印度季风影响程度进行了研究。同时,还首次将GCMs模型与青藏高原南部现代降水稳定同位素和冰芯记录结合研究。在此基础上,本论文选取青藏高原南部羊卓雍错流域结合水体氧稳定同位素和湖水稳定同位素平衡模型进行了系统的流域水文循环研究,揭示了该流域稳定同位素水文循环过程和不同水体间的相互作用关系,以及不同影响因子对湖水稳定同位素平衡的影响。并且首次结合冰芯稳定同位素记录和积累量记录模拟了1950年以来羊卓雍错湖水稳定同位素和湖泊水位变化。主要的研究结果如下: (1)青藏高原东南部波密降水δ18O有明显的季节变化,这与其水汽来源有关。季风期,印度季风控制该区域,降水δ18O较低,有明显的降水量效应,并且过量氘值较低;非季风期,西风带和局地环流控制该区域,西风带和局地环流控制该区域,降水δ18O较高,与气温表现出一定的相关性,且过量氘值较高。 (2)LMDZiso能够较准确的模拟出波密和拉萨降水中δ18O的季节变化和日变化,以及宁金岗桑冰芯δ18O的年际变化。它模拟出的青藏高原南部不同地区的水汽传输差异为观测到的降水δ18O差异提供了很好的解释。 (3)通过对达索普冰芯、宁金岗桑冰芯和作求普冰芯δ18O和积累量记录的对比分析,发现青藏高原南部水汽来源存在东西差异。达索普冰芯δ18O与宁金岗桑冰芯δ18O的变化较相近,二者夏季水汽来自于阿拉伯海和孟加拉湾,冬季水汽来自于地中海。作求普冰芯δ18O与前两者差异较大,其水汽主要来自于阿拉伯海和孟加拉湾,可能也有水汽来自西太平洋,虽然青藏高原南部冰芯δ18O记录能够反应气温的变化,与SST有显著相关性,但是,降水量效应还是在δ18O记录中留下烙印。3支冰芯的积累量记录反应出1980s以来印度季风对青藏高原南部区域影响的减弱。该区域非季风期降水在年降水中所占比重相当,可能导致了冰芯δ18O与气温的显著相关性。 (4)羊卓雍错流域降水δ18O有比较明显的季节变化,并且与拉萨降水δ18O的季节变化一致。夏季,受印度季风控制,降水δ18O较低,且波动频繁。在其他季节,尤其是春季,受西丰控制,降水δ18O较高。冬季,大的降水事件也会导致降水δ18O极低值出现。Hysplit追踪模型和水汽通量分析都支持这一结论。流域降水月加权平均δ18O值与降水量的关系为: δ18O=-0.05P-14.23(R=-0.59,p<0.0001) 由于受周围冰川融水的补给,河水δ18O的变化较降水δ18O稳定,而且低于当地降水δ18O平均值为2‰。春季,河水δ18O达到全年最高值;夏季,由于冰川融水的缓冲作用,河水δ18O的变化具有滞后现象。由于湖面强烈的蒸发分馏作用,湖水δ18O高于降水和河水δ18O约10‰。春季,湖水δ18O相对较高,而湖水δ18O较低值一般出现在8~10月。湖水δ18O与水位有显著的反相关关系,与水温没有显著相关性。普莫雍错湖水δ18O低于羊卓雍错湖水δ18O约2‰,这与海拔差异有关。二者表层湖水δ18O都从湖岸向湖心逐渐增大,这与河水的补给有关。两湖湖水垂直剖面的δ18O值变化较小,且都有明显的年际变化,表明湖水在较短的时间内就能充分混合。 (5)利用该湖水平衡稳定同位素模型,计算出2004年、2006年和2007年羊卓雍错的平均相对湿度分别为53%、58%和50%,这与浪卡子气象站的观测结果非常接近。相对湿度对湖水δ18O的影响是最显著的,但是水温、径流量和湖面降水量的变化也会对湖水δ18O产生一定的影响。湖水水温升高1℃,平衡湖水δL变化0.05‰。流入湖泊的地表径流量和湖水降水量比率(R/P)会影响平衡湖水的氧稳定同位素。当R/P在1~3时,湖水δL的变化率为-0.11‰;当R/P>5后,地表径流的增加对湖泊平衡时的湖水δL影响很小。 (6)基于羊卓雍错领域宁金岗桑冰芯δ18O和积累量记录,利用湖水稳定同位素平衡模型,模拟了羊卓雍错1950~2006年湖水δ18O变化序列和湖水位变化。模拟的结果显示湖水δ18O值分布在-5‰-7‰的范围内,湖水δ18O在1970s达到最低值,然后逐渐增大。1980s开始,湖水位逐渐降低。模拟的结果与观测结果比较一致。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.itpcas.ac.cn/handle/131C11/1334
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高晶.青藏高原南部冰川与湖泊稳定同位素及其稳定同位素水文循环研究[博士].北京.中国科学院研究生院.2010
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