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水 利 学 报

2021 年 9 月 SHUILI XUEBAO 第 52 卷 第 9 期

文章编号：0559-9350（2021）09-1116-10

高寒干旱区降水氢氧稳定同位素组成及其水汽来源：

以昆仑山北坡格尔木河流域为例

饶文波 ，李垚炜 ，谭红兵 ，李永国 ，温 川 ，张西营 4
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（1. 河海大学 地球科学与工程学院，江苏 南京 211100；2. 青海省水文地质工程地质环境地质调查研究院，青海 西宁 810008；
3. 青海省水文水资源测报中心格尔木分中心，青海 格尔木 816099；4. 中国科学院 青海盐湖研究所，青海 西宁 810008）
摘要： 降水来源是高寒干旱区水文循环研究中的重要内容。本研究以格尔木河流域山区段纳赤台水文站为研究
点，收集 2019 年 6—10 月的 51 个降水事件样品，开展了降水氢氧（H-O）稳定同位素组成及其水汽来源研究。结
果表明：（1） 降水δ O 与δ H 值变化显著，气温是其变化的主控因素；（2） 降水经历了多次蒸发-凝结过程，其同
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位素值大多落在全球降水线上方；（3） 山区降水线方程为δ H=7.4×δ O+13.2，可视为流域降水线方程，为流域水
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循环研究提供可靠的参考。氘盈余分析揭示了西风环流及局地水汽循环是流域山区降水的主要贡献者。HYSPLIT
模拟进一步表明流域山区高空水汽由西风环流携带而来而低空水汽还与内陆水体蒸发有关。该成果有助于深入理
解高寒山区水汽循环理论，可为当地水资源管理决策提供科学依据。
关键词： 氢氧稳定同位素组成；大气降水；HYSPLIT 模拟；水汽来源；高寒干旱流域
中图分类号：X16 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20201087

1 研究背景

［1］
青藏高原海拔高、气候寒冷、生态环境脆弱，是全球极为典型的高寒区 。东昆仑山系位于青藏
高原的北部。该山系北坡发育几条大的河流，那棱格勒河、格尔木河、诺木洪河等。这些河流为寒
冷干旱的柴达木盆地输送了宝贵的地表水资源，在维系脆弱的生态环境、平衡地下水循环、保障当
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地工农业及居民生活等方面充当极为重要的角色 。近年来的研究发现，河径流量年内变化极大，直
［3］
接影响下游城镇与工农业的可持续发展 。这些河流的盆地段气候异常干旱，降水稀少，而山区段是
［3］
流域降水的主要发生区和径流的形成区 。因此，山区降水是影响河流水文循环与水资源变化的重要
因素。深入认识降水变化特征与水汽来源有助于正确理解高寒干旱区河流水文循环理论与合理指导
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当地有限的地表水和地下水资源利用 。
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氢氧稳定同位素（ H、 O）是构成水分子的两种主要同位素，对气候与环境变化极为敏感，随气
候参数或环境因子表现出明显的规律性变化特征，在水文循环中有显著的标记效应，能够反映水
源、蒸发、混合等水文信息 ［5-8］ 。因此，在水文学领域中 H-O 稳定同位素示踪已被视为有效的研究方
法 ［9-12］ 。近年来，这一方法在大气降水来源研究中得到了广泛应用 ［13-16］ 。随着气候振荡加剧和人类活
动的增强，青藏高原水文循环已成为学者关注的焦点 ［17-20］ 。目前，利用 H-O 稳定同位素示踪方法开
展青藏高原大气降水的研究也因此逐渐增多。例如，田立德等 ［21］ 基于降水及河水同位素数据发现青
藏高原氘盈余值在唐古拉山南北两侧显示不同的特征，认为与水汽来源不同有关；Wu 等 ［22］ 对黑河流
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域降水δ O 与δ H 的时空变化特征进行了深入研究，指出降水同位素组成受凝结作用和水汽来源所控
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收稿日期：2020-12-29；网络首发时间：2021-06-17
网络首发地址：http：/kns.cnki.net/kcms/detail/11.1882.TV.20210616.1614.001.html
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基金项目：国家重点研发计划项目（2018YFC0406601）；江苏省自然科学基金面上项目（BK20191304）
作者简介：饶文波（1973-），博士，教授，博士生导师，主要从事同位素水文与环境地质学研究。E-mail：raowenbo@163.com
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