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湘江流域岳麓山周边地区不同水体中氢氧稳定同位素特征及相互关系被引量：21: 2016年; 不同水体中稳定同位素的差异性组成对认识区域水文过程,如水体的补给机制、不同水体间的相互作用具有重要意义。论文基于2010—2013年湘江流域岳麓山周边地区降水、地表水、浅层土壤水和地下水中δD和δ18O的逐日数据及相关气象资料,分析了不同水体中稳定同位素的组成,揭示了不同水稳定同位素间的相互作用关系。结果表明:地表水、浅层土壤水和地下水中δD和δ18O对日降水中δD和δ18O的响应存在时滞,地表水和浅层土壤水的滞后时间较短,地下水的滞后时间较长;在天气尺度下,降水中δD和δ18O存在很好的线性关系,二者的相关系数达0.98;地表水、浅层土壤水和地下水中δD和δ18O的线性相关系数分别为0.95、0.90和0.90,均超过0.001的信度;在δD-δ18O关系中,地表水水线(SWL)、浅层土壤水水线(SSWL)和地下水水线(GWL)的斜率及截距都小于长沙大气水线(LMWL),表明降水是区域地表水、浅层土壤水和地下水的主要补给水源,且在补给过程中,存在一定程度的蒸发,同时与其他水体存在混合交换作用;在季节尺度下,同一水体的水线斜率与截距具有正比关系,即斜率越大,截距越大;但LMWL斜率和截距的关系存在季节和年际的差异;对比同一类水线旱雨季的斜率,仅有LMWL的斜率旱季小于雨季,反映出旱季干燥的大气条件下,降落雨滴云下二次蒸发强烈的特点。; 姚天次章新平李广黄煌吴华武黄一民张婉君; 关键词：水循环

降水稳定同位素的iAWBM模拟及其与GNIP实测值的比较被引量：3: 2017年; 利用iAWBM的模拟数据,分析了全球降水中平均δ^(18)O、δ^(18)O季节差、降水量效应和温度效应的空间分布以及全球大气水线(MWL),模拟结果与GNIP监测数据进行了比较.结果表明,iAWBM的模拟很好地再现了全球降水中稳定同位素的纬度效应、大陆效应和高度效应;模拟的δ^(18)O季节差的空间分布与实际分布基本对应,在北半球低纬度地区,δ^(18)O的季节差主要表现为负值,而在高纬度大陆地区主要表现为正值;模拟的δ^(18)O的降水量效应主要出现在中低纬度的海洋和季风区,温度效应主要出现在中高纬度的内陆地区,这与实测结果吻合;模拟的全球MWL为δ~2H=7.93δ^(18)O+10.19,该方程的斜率和截距均与实测结果相近.; 张婉君章新平姚天次王学界; 关键词：稳定同位素

长沙地区近地面水汽中氢氧稳定同位素的变化特征被引量：10: 2017年; 基于在长沙地区2014年10月—2015年10月监测的近地面水汽中氢氧稳定同位素组成(δv)及相关气象要素,对水汽中氢氧稳定同位素的变化特征、影响因素及与降水中稳定同位素(δp)的相互关系进行了分析.结果表明:大气水汽中氢氧稳定同位素存在显著的季节变化和日变化,冬、春季值高于夏、秋季值,夜晚值高于白天值.δv^(18)O的季节变化与大尺度水汽输送的季节性变化有关,日变化则与地表蒸散发、大气湍流等局地气象条件有关.通过对δv^(18)O的平衡模拟发现,水汽中和降水中稳定同位素在暖季处于或接近平衡状态,在冷季处于非平衡状态.不同季节的大气水汽线和大气水线具有一定程度的相似性,两者的斜率均为暖季大于冷季;受下垫面新降水蒸发的影响,降水日大气水汽线的斜率和截距相对于无降水日均有增加,暖季分别增加0.11和3.52‰,冷季分别增加0.07和0.14‰.; 姚天次章新平谢宇龙黄煌张婉君; 关键词：稳定同位素大气水汽降水

降水稳定同位素比率时间变化的iAWBM模拟: 2018年; 进行降水中稳定同位素比率时间变化的i AWBM模拟和比较,有助于评估模式在不同区域的适用性,改善对水循环过程中水稳定同位素变化规律的认识.本文利用i AWBM的模拟数据,分析了GNIP代表站降水中δ18O的时间变化特征、降水中δ18O与温度和降水量之间的关系、区域大气水线,并将模拟结果与实测结果进行了比较.结果表明,9个GNIP代表站的降水同位素在不同季节的变化特点均能被模拟出;各代表站模拟与实测的降水同位素长时间序列之间的相关系数达到显著的信度(p<0.001),均方根误差在一个合理的估计范围;i AWBM很好地再现了出现在维也纳、雅库茨克和渥太华站的显著温度效应,出现在香港、波哥大、昆明、哈拉雷和拉罗汤加岛站的降水量效应,以及出现在曼谷站的温度效应和降水量效应共存的特点;模拟的不同气候条件下的区域大气水线与实际大气水线相近.说明i AWBM具有模拟不同气候区降水中稳定同位素时间变化的能力.; 张婉君章新平姚天次周慧王学界华明权饶志国贺新光; 关键词：稳定同位素温度效应降水量效应

不同模式模拟的降水稳定同位素效应的比较和评估被引量：7: 2016年; 利用引入水稳定同位素循环的ECHAM4、GISS E、HadCM3、MUGCM以及iAWBM的模拟数据，分析了全球降水中稳定同位素效应的空间分布特征，对不同模式的模拟结果之间以及模拟结果与GNIP（Global Network of Isotopes in Precipitation）的实际监测结果之间进行了比较，旨在对稳定同位素大气环流模式的模拟有效性进行评价，改善对水循环中水稳定同位素效应的理解和认识。结果显示，5个模式均很好地再现了全球降水中平均δ18O和平均δ18O季节差的空间分布特征，降水中稳定同位素的温度效应、降水量效应的分布特点以及全球大气水线GMWL（Global Meteoric Water Line）均被很好地模拟出。比较而言，ECHAM4模拟的降水中的平均δ18O以及δ18O平均季节差的空间分布与GNIP的实际分布最接近，拟合水平也最高；ECHAM4、GISS E、MUGCM和iAWBM再现全球温度效应空间分布的能力较强，拟合水平大致相当；由iAWBM模拟的降水量效应空间分布与实际分布之间的相关性最强，5个模式模拟的与实测的δ18O/P相关系数符号相同的站点数大致位于同一水平；GISS E和iAWBM模拟的全球大气水线与实测的GMWL最接近。; 章新平关华德张新主贺新光张婉君王学界姚天次; 关键词：大气环流模式稳定同位素

下垫面蒸发和云中凝结分馏对降水稳定同位素影响的数值试验——空间分布的比较被引量：1: 2017年; 利用稳定同位素大气水平衡模式(iAWBM),在一个水平衡和水稳定同位素平衡的框架下以及在相同的气象驱动下,模拟在不同的下垫面蒸发和不同的云中凝结分馏条件下降水中稳定同位素效应的空间分布特征,并通过与GNIP实测数据的比较以及模拟试验结果之间的相互比较,揭示云中的稳定同位素分馏和从下垫面蒸发的水汽同位素δ_e对降水中稳定同位素变化的可能影响,增进对全球水循环中稳定同位素效应的理解和认识。结果显示:iAWBM的4个模拟试验均很好地再现了全球降水中平均δ^(18)O和平均δ^(18)O季节差的空间分布特征;很好地模拟了降水同位素的温度效应、降水量效应的分布特点以及全球的大气水线MWL;比较而言,平衡分馏假设下模拟的全球降水中平均δ^(18)O的空间分布与根据GNIP数据得到的实际空间分布以及模拟的全球MWL与实际MWL最接近,且模拟效果亦最好;动力分馏假设下模拟的降水中δ^(18)O平均季节差的空间分布与根据GNIP数据得到的实际分布之间的相关程度较好,且拟合水平明显提高;在动力分馏和δ_e季节性的假设下,iAWBM再现全球δ^(18)O-T和δ^(18)O-P相关关系空间分布的能力较强。; 章新平关华德张新主张婉君姚天次; 关键词：分馏蒸发

下垫面蒸发和云中凝结分馏对降水稳定同位素影响的数值试验——时间变化的比较(以长沙降水同位素为例)被引量：2: 2017年; 利用稳定同位素大气水平衡模式(iAWBM)的模拟数据,分析了在不同的下垫面蒸发和不同的凝结分馏条件下降水中δ^(18)O的时间变化、降水量效应、负温度效应和大气水线。并通过与长沙站5年实测数据的比较以及模拟试验结果之间的相互比较,揭示下垫面蒸发水汽中稳定同位素的季节性变化和云中稳定同位素分馏对降水中稳定同位素变化的可能影响,增进对季风区水稳定同位素效应的理解和认识。iAWBM给出的4个模拟试验均很好地再现了监测站降水中δ^(18)O的时间变化,模拟出季风区降水中稳定同位素在暖半年被贫化、在冷半年被富集的基本特点。与平衡分馏相比,动力分馏下降水中稳定同位素被贫化的程度加强、季节差和离散程度减小;由下垫面蒸发水汽中稳定同位素δ_e季节性变化所引起的降水中稳定同位素的变化在不同季节完全相反:在长沙,暖半年降水中δ^(18)O更低,冷半年降水中δ^(18)O更高,使得降水中稳定同位素季节差和离散程度增大。4个模拟试验均很好地再现了季风区的降水量效应和负温度效应。与平衡分馏相比,动力分馏下模拟的降水量效应和负温度效应的斜率相对较小;δ_e季节性变化导致模拟的降水量效应和负温度效应的斜率增大。利用iAWBM,模拟出季风区湿热气候条件下的MWL。动力分馏以及δ_e季节变化均使模拟得到的MWL的斜率和截距减小。; 章新平关华德张新主张婉君姚天次; 关键词：分馏蒸发

iGCM模拟全球典型站点降水中δ18O的效果评价以及香港站δ18O年际震荡的原因探讨被引量：2: 2018年; 为了评价不同的稳定同位素大气环流模式（iGCM）在不同气候区的适用性，利用8个水稳定同位素大气环流模式（CAM2、ECHAM4、GISSE-F、HADAM3、ISOGSM、LMDZ4、GISSE-N和MUGCM）的数据和全球降水同位素监测网（GNIP）的实测数据，分析了全球13个气候大区（高山高原、热带季风、热带雨林、热带海洋、热带草原、地中海、亚热带湿润、亚热带季风、温带海洋、温带大陆性干旱、温带大陆性、亚寒带针叶林和寒带冰原气候）的典型站点降水中δ18O的季节变化，评价了模式的月数据相对于GNIP实测数据的模拟效果。结果表明，LMDZ4、GISSE-N和ECHAM3这3个模式的整体模拟效果较好，且不同站点降水中δ18O的季节变化原因可以从不同季节水汽来源的差异和水汽在输送过程中降水量的季节差异来分析。为了深入分析单站降水中δ18O的年际变化，利用香港站的长时间序列数据分析了降水中δ18O的年际变化与大气环流异常的关系，并对实测和模拟结果进行了分析。结果表明，ECHAM4和LMDZ4这两个模式能够模拟出香港站降水中δ18O与南方涛动指数（SOI）的负相关关系。通过分析1998年和1999年大气环流异常对香港站降水中δ18O的影响，得出水汽来源的年际变化以及水汽输送带上游地区降水的多寡可能是造成香港地区降水中δ18O年际变化的主要原因。; 王学界章新平张婉君周慧尚程鹏华明权; 关键词：大气环流异常水汽输送降水量变化

全球降水中氢氧稳定同位素GCM模拟空间分布的比较被引量：7: 2017年; 利用大气环流模式模拟降水中氢氧稳定同位素可以深入了解水循环过程中水稳定同位素的迁移变化规律并弥补实测数据在空间和时间方面的不连续性。利用10个引入水稳定同位素循环的GCM(General Circulation Models)模拟数据,分析了全球降水中稳定同位素效应的空间分布特征,对不同模式的模拟结果之间以及模拟结果与全球降水同位素监测网络(GNIP)的实际监测结果之间进行了比较,旨在对稳定同位素大气环流模式模拟结果的有效性进行评价,改善对水循环中水稳定同位素效应的理解和认识。结果显示,在δ^(18)O的全球空间分布模拟方面,iso GSM,ECHAM4,LMDZ4和Had AM3模拟效果较佳;在δ^(18)O的季节差的空间分布模拟方面各模式模拟效果总体较好,仅Had AM3模拟效果稍差;在δ^(18)O与气温相关关系的空间分布模拟方面,iso GSM,GISS E-F,ECHAM4,GISS E-N和LMDZ4模拟结果与实测较匹配;在δ^(18)O与降水量相关关系的空间分布模拟方面LMDZ4,iso GSM,GISS E-F,ECHAM4和MUGCM模拟能力较强;在全球大气降水线模拟方面GISS E-F,iso GSM和GISS E-N优势明显。; 王学界章新平张婉君张新主罗紫东; 关键词：氢氧稳定同位素

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