【摘要】：利用水體氫氧同位素研究水體對氣候的響應(yīng)是許多學(xué)者深入了解氣候變化及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制的主要手段。河流、水庫、湖泊、地下水等不同水體都源于大氣降水,而降水又直接受氣候變化的控制,水體中穩(wěn)定同位素包含了許多氣候的信息,因此利用不同水體穩(wěn)定同位素研究氣候變化,既能探討水體穩(wěn)定同位素對氣候變化的指示意義,又能進(jìn)一步了解不同水體之間的循環(huán)機(jī)制。重慶市地處我國西南地區(qū),夏季受西南季風(fēng)和東南季風(fēng)的影響,降水豐沛。西南地區(qū)多山地地形,重慶市被稱為“山城”,其地形和氣候的雙重影響使得該地區(qū)水系發(fā)達(dá),水資源豐富。重慶市既有我國西南地區(qū)氣候環(huán)境的特征,同時(shí)又由于自身地形的原因,擁有獨(dú)特的局地氣候特點(diǎn)。研究重慶地區(qū)水體氫氧同位素的組成和變化特征,對于重慶地區(qū)和西南地區(qū)氣候變化的研究具有重要的意義。本文以重慶市北碚區(qū)的大氣降水和馬鞍溪上游龍灘子水庫水體的氫氧同位素為研究對象,采集了兩個(gè)水文年(2013年12月至2015年11月)的182個(gè)降水樣品和41個(gè)水庫水體樣品,對樣品進(jìn)行了處理和分析,并且同步記錄了氣象數(shù)據(jù),分析了大氣降水與水庫水體氫氧同位素之間的變化特征和規(guī)律。通過研究,初步得出了以下結(jié)論:(1)北碚區(qū)大氣降水δD、δ18O值的變化范圍均在全球大氣降水和中國大氣降水的變化范圍內(nèi)。大氣降水線方程為δD=8.59δ18O+16.64,r=0.99,n=182,P0.01,δD、δ18O相關(guān)性極為顯著,該區(qū)域大氣降水線斜率和截距大于全球大氣降水線和中國大氣降水線。重慶地區(qū)濕潤多雨,空氣濕度較大,降雨在冷凝過程中溫度較低,蒸發(fā)不強(qiáng)烈,因此大氣降水線斜率與截距均偏大。研究區(qū)域冬、夏半年大氣降水線方程為:冬半年δD=8.00δ18O+17.17,r=0.95,n=66,P0.01;夏半年δD=8.44δ18O+14.28,r=0.99,n=116,P0.01,二者的斜率和截距相差較小,但是大氣降水中δD、δ18O存在著季節(jié)變化,夏季δD、δ18O值偏低,冬季δD、δ18O值偏高,表明不同季節(jié),水汽來源不同。(2)大氣降水中δD、δ18O與降雨量的線性關(guān)系為:δD與降雨量(P)之間的相關(guān)性為δD=-1.77P-0.82,r=-0.71,n=23,P0.01;δ18O與降水量(P)之間的相關(guān)性為δ18O=-1.78P-2.46,r=-0.66,n=23,P0.01。δD和δ18O與降水量(P)之間存在著顯著的負(fù)相關(guān)性,降雨量效應(yīng)非常顯著。但研究區(qū)穩(wěn)定同位素變化不只受降雨量的影響,還與局地氣候特征以及水汽源地、水汽輸送過程有關(guān),但溫度效應(yīng)不明顯。大氣降水中δD、δ18O與溫度的線性關(guān)系為:δD與溫度(T)的相關(guān)性:δD=-3.18T+30.51,r=-0.71,n=23,P0.01;δ18O和溫度(T)的相關(guān)性:δ18O=-0.30T+0.28,r=-0.60,n=23,P0.01,δD和δ18O與溫度(T)呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)性,不存在溫度效應(yīng)。重慶市處于我國低緯度的西南地區(qū),夏季受東南季風(fēng)和西南季風(fēng)的影響,降雨量效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)掩蓋了溫度效應(yīng)。(3)對水庫水體全年、冬半年和夏半年的δD、δ18O進(jìn)行線性相關(guān)性分析,相關(guān)性極其顯著,全年:δD=8.41δ18O+12.87(r=0.99,n=41,P0.01);冬半年:δD=8.44δ18O+12.98(r=0.99,n=19,P0.01);夏半年:δD=8.39δ18O+12.83(r=0.99,n=22,P0.01)。水庫水體氫氧同位素的季節(jié)變化不大,全年、冬半年和夏半年三者線性方程中的斜率、截距都相差甚小。水庫水體δD、δ18O的變化范圍表現(xiàn)為夏半年大于冬半年,表明夏季大氣降水來源、溫度、濕度等氣象要素變化大,較為復(fù)雜,冬半年無論是水源補(bǔ)給方式還是氣象要素的變化都較為穩(wěn)定。另外,水庫水體氫氧同位素樣點(diǎn)幾乎全部位于研究區(qū)大氣降水線的下方,表明水庫水體穩(wěn)定同位素的變化受蒸發(fā)分餾作用的影響較大。水庫水體的氫氧同位素與降雨量和溫度的變化趨勢并不同步,水庫水體穩(wěn)定同位素的峰值期位于降雨量和溫度峰值期之后的1-2個(gè)月。表明水庫水體的氫氧同位素在繼承了大氣降水氫氧同位素特征的同時(shí),還與大氣降水存在著差異性,水庫作為相對靜態(tài)的水體對氣候存在著特有的指示作用。(4)該研究區(qū)大氣降水d存在著明顯的季節(jié)變化。夏半年,大氣降水d值較低;冬半年,大氣降水d值較高,大氣降水過量氘對水汽源區(qū)具有指示作用。無論是冬半年還是夏半年,重慶地區(qū)大氣降水d值都大于世界區(qū)域大氣降水d值,表明該地區(qū)水汽蒸發(fā)速率快,蒸發(fā)作用在重慶地區(qū)的水循環(huán)過程中起著重要的作用。(5)水庫水體與大氣降水δD、δ18O的線性方程相比,斜率和截距相差甚小,并且二者d的變化趨勢大體一致,表明二者存在緊密的聯(lián)系,水庫水體主要接受大氣降水的補(bǔ)給。但是,無論是全年、冬半年還是夏半年,水庫水體的δD、δ18O和d值變化范圍和幅度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于與大氣降水δD、δ18O和d的值,前者比后者更為穩(wěn)定。主要是水庫水體在受大氣降水影響的同時(shí),還接受地下水、土壤水等相對穩(wěn)定的水體的影響。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P426.612

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本文編號(hào)：2713740