水，我們生活中無處不在的重要元素。它潤澤著大地，孕育著生命。然而，水的旅程并不僅僅局限于地表，它通過蒸發(fā)和降水，與大氣、植被形成了緊密的互動。而這種互動的背后隱藏著一系列的謎題，需要科學家們通過不斷研究來揭示。

水同位素研究便是一種重要的手段，通過分析水中的同位素元素，科學家們能夠了解水的來源、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系。一起來了解一下，來自西北師范大學的研究團隊，用全自動真空冷凝抽提系統(tǒng)（LI-2100，北京理加聯合科技有限公司）做的相關研究。

 

水資源是制約干旱區(qū)社會發(fā)展的主要自然資源，山區(qū)是內陸干旱區(qū)重要的水源涵養(yǎng)區(qū)，山區(qū)冰川積雪融水對干旱區(qū)淡水供應至關重要。隨著氣候變暖，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(qū)河流水文過程的復雜性。水穩(wěn)定同位素是深入了解區(qū)域水文過程的有效方法，研究內陸山區(qū)徑流同位素時空變化的主要控制因素，對認識內陸山區(qū)水文過程變化，合理調配干旱區(qū)水資源至關重要。

 

基于此，在本研究中，來自西北師范大學的研究團隊監(jiān)測了中亞干旱區(qū)典型的內陸山區(qū)流域-西營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）和相關水文氣象數據，結合相關氣象觀測數據及植被覆蓋指數（NDVI)，評估氣候和景觀對內陸山區(qū)徑流穩(wěn)定同位素的影響。研究可以為厘清內陸山區(qū)徑流穩(wěn)定同位素的控制機制提供更全面的參考。
 

01 不同水體穩(wěn)定同位素組成

西營河流域不同景觀區(qū)域氣象要素和水體穩(wěn)定同位素特征。(a)不同景觀區(qū)域氣溫、相對濕度以及降水量的變化；(b)不同水體穩(wěn)定同位素在不同景觀區(qū)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的關系，(c)為冰川-灌叢區(qū)，(d)為中高覆蓋度草地-森林區(qū)，(e)為低覆蓋草地-裸地區(qū)。

02 不同景觀區(qū)域的徑流同位素組成
 

西營河流域不同景觀區(qū)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(qū)徑流同位素的影響

西營河不同景觀區(qū)域氣象要素與降水穩(wěn)定同位素的相關性分析，（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 自然和人為景觀變化對徑流穩(wěn)定同位素的影響

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

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

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

研究結論

本研究利用典型內陸山區(qū)流域不同水體穩(wěn)定同位素數據，結合相關氣象觀測數據和植被覆蓋（NDVI）數據，為進一步了解內陸山區(qū)流域徑流穩(wěn)定同位素變化特征及其控制機制提供了依據。在內陸山區(qū)流域，氣候和景觀特征會隨海拔而產生顯著差異。因此，我們認為，在內陸山區(qū)，徑流同位素組成及其控制因素需要做進一步更深入的研究。本研究強調了氣象要素以及地表景觀的空間差異對內陸山區(qū)流域徑流穩(wěn)定同位素的控制過程。這些結果有利于全面認識內陸山區(qū)徑流穩(wěn)定同位素的控制機制。

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

2、在植被覆蓋度較低的區(qū)域，地表景觀特征通過改變補給源同位素特征來控制著徑流同位素組成；

3、在植被覆蓋度較高的區(qū)域，地表植被覆蓋通過控制蒸發(fā)過程來影響徑流穩(wěn)定同位素。

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