论文部分内容阅读
海河流域是我国水资源开发程度最高，同时也是水资源问题最严重的流域。气候变化和人类活动是导致海河流域水问题产生的主要因素。传统的方法多利用流域长时间尺度的气象水文监测数据，运用水文模型模拟其水文循环过程，但容易产生对自然状况模拟失真的问题。水体中的氢氧稳定同位素可以忠实地记录水的蒸发-凝结过程，从而成为理想的天然示踪剂广泛应用于不同规模的水文循环过程研究。同位素方法在研究凝结后的蒸发过程方面尤其有效，在干旱半干旱地区，云底二次蒸发是影响凝结形成后降水同位素变化的一个重要因素，当雨滴由云底降落经过干燥的空气时，干燥的大气会导致雨滴的蒸发作用加强，从而使得周围大气水汽中的重同位素贫化，而观测的降水中重同位素富集。同时，由于蒸发加剧了同位素动力分馏效应，导致其降水过量氘、大气水线的斜率和截距均会发生明显改变。海河流域位于我国半湿润与半干旱地区，受全球变暖影响，流域气候渐趋暖干，蒸发作用加强。降水过程中雨滴的再蒸发是导致流域变干的一个重要因素，也会显著影响流域降水同位素的变化。本文利用观测的降水同位素数据，研究了云底二次蒸发对海河流域降水同位素的影响。 通过对流域9个监测站点的492个降水样品的δ2H和δ18O数据分析，结果表明，基于492个降水事件的海河流域降水线方程(δ2H=7.05δ18O-3.5)和基于84个月的月加权平均值的大气水线方程(δ2H=7.21δ18O+1.5)具有显著(p＜0.01）差异，造成两者差异的原因不能用简单的瑞利模型来解释，云底二次蒸发是造成这种差异的一个主要原因。流域降雨水样的大气水线为δ2H=6.62δ18O-5.88，显著不同于降雪水样的大气水线(δ2H=7.75δ18O+3.8);流域降雨，特别是小的降雨(＜10mm)事件，易受到云底二次蒸发的影响，导致其大气水线的斜率和截距均随着降雨量的减小而减小。流域降雨同位素的云底二次蒸发主要受气温和相对湿度控制，当小的降雨事件发生时，雨滴由云底降至地面过程中，随着气温的升高和相对湿度的减小，云底二次蒸发加剧，导致观测的地面降雨富集重的同位素，同时伴随的同位素动力分馏导致流域降水过量氘（d)值以及大气水线的斜率和截距均减小。流域降水同位素受云底二次蒸发影响具有空间差异。南部地区和北部地区降水线方程差异并不显著，这一结果可能被流域地形的差异所掩盖;与平原地区相比较，流域山间盆地地区受“雨影效应”影响，气候相对干燥，其降雨同位素受到更强的云底二次蒸发影响。观测期间，在总的降雨事件中，小的降雨事件（降雨量＜10 mm)降水总量为936.8mm，虽然仅贡献了总降水量雨量的18.8％，但降水次数（308次）却占了总降雨事件的62％，故云底二次蒸发对流域降水具有重要的影响。