东昆仑木孜塔格峰地区水汽来源分析

降水是山地冰川重要的补给,水汽来源与降水的多少密切相关。本文选取昆仑山东部木孜塔格峰现代冰川分布区,基于混合单粒子拉格朗日综合轨迹(HYSPLIT)模型和全球数据同化系统(GDAS)对木孜塔格峰地区2005—2022年水汽来源进行后向轨迹分析,并探讨其季节变化,揭示木孜塔格峰地区水汽来源及其规律。结果表明:木孜塔格峰地区的水汽源主要随着中纬度西风带向欧亚内陆延伸,在青藏高原西部分为三路,分别从天山山脉、帕米尔高原以及从高空平流层进入我国青藏高原,印度洋水汽向北翻越喜马拉雅山或者西北转向东与西风环流混合进入高原腹地。木孜塔格峰地区主要由陆源水汽控制,分别是从帕米尔高原和天山山脉进入,其水汽占总量的62.52%;海源水汽则为西风带的高空水汽(大西洋水汽)以及印度洋水汽,占总量的37.48%;且海源水汽的占比逐年上升。从多年季节平均角度分析,除了以上的水汽源以外,夏季的局地再循环水汽比重较高,占总量的22.64%。本文研究结果将为理解东昆仑木孜塔格峰地区水循环提供重要参考。

不同降雨量及雨强条件下兰州南山人工侧柏林土壤水分入渗规律

[目的]降雨是干旱半干旱地区土壤水分的主要来源,将野外观测和模型模拟相结合研究降雨入渗规律,可以更系统地掌握土壤水分亏缺状况。[方法]通过定点观测,应用Hydrus-1d模型对兰州南山人工侧柏林土壤水分动态变化进行模拟,评估模型在干旱区的适用性,分析不同降雨条件下土壤水分响应状况和入渗机制。[结果]Hydrus-1d模型在兰州南山人工侧柏林有较好的适用性,且深层模拟效果更优。降雨量<30 mm时,10 cm处土壤含水量对降雨响应最为强烈,30,50 cm处受降雨影响相对较小且有明显的滞后,70 cm以下没有响应;降雨量>8.2 mm时存在湿润峰。模拟期内,最大入渗深度为70 cm,最大入渗量为23.7 mm,入渗深度随时间增加而入渗量和入渗速率却随时间延长而减小。降雨量与入渗量、入渗深度和入渗速率呈显著正相关(p<0.05)。降雨量<20 mm时,降雨强度对入渗量、入渗深度和入渗速率存在显著影响。[结论]使用Hydrus-1d模型可以较好地模拟兰州南山人工侧柏林土壤水分动态变化并计算入渗量、入渗速率和入渗深度,且分析发现降雨量对该地土壤水入渗过程的影响更显著。

东昆仑木孜塔格峰地区冰湖演变与冰川物质亏损

冰湖接触型冰川的“湖-冰”相互作用显著,且共同作用于高山区水循环过程,在山区涵养水源、调节径流、维护生态多样性等方面发挥重要作用。本文基于Landsat遥感影像和ERA5-Land再分析资料,对东昆仑木孜塔格峰冰川区冰湖演变、冰川物质平衡进行了探讨。结果表明,木孜塔格峰冰川区冰湖主要分布于海拔5275~5400 m,多为冰川阻塞湖。1990—2020年分布有冰湖16个,其中,冰川5Y624E0022和5Y624F0020阻塞形成的两个冰湖分别发生3次和2次冰湖溃决事件。两湖均为周期性溃决冰湖,前者于1999年和2001年发生较大规模冰湖溃决,溃决前面积分别为(0.250±0.044)km^(2)、(0.500±0.097)km^(2),溃决水量分别为(0.014±0.003)km^(3)、(0.026±0.006)km3;后者为2000年形成的冰川阻塞湖,溃决前面积为(0.110±0.030)km^(2),同年溃决,水量为(0.006±0.002)km^(3)。期间,冰湖数量有所增加,面积和储量均有减少趋势。然而,2000—2010年冰川累积物质平衡呈增加趋势,2010—2020年呈减少趋势,且有冰湖接触型冰川年均物质平衡呈显著的减小趋势(-0.024 m w.e.·a^(-1)),略大于无冰湖接触型冰川的减小趋势(-0.022 m w.e.·a^(-1))。此外,冰川热融侵蚀和冰崩作用使得冰鳞川和木孜塔格冰湖与冰川相连位置分别加速退缩了0.65 km、0.28 km。总之,该地区冰湖正处于数量增加、冰湖空间扩张阶段,其加速了母冰川的物质亏损。

基于稳定同位素的兰州市南北两山土壤水入渗模式

基于2018年4—10月兰州市南北两山不同海拔高度的降水和土壤水同位素数据,运用lc-excess法和lc-excess平衡方程定量分析兰州市南北两山的土壤水入渗过程,结果表明:土壤水lc-excess显示研究区土壤水入渗补给过程中活塞流模式和优先流模式并存,7—8月,各采样点均出现优先流信号,lc-excess平衡方程表明活塞流模式对深层土壤水的贡献率约70%,而优先流的贡献率约30%。土壤含水量和土壤水lc-excess呈正相关关系,南北两山土壤水lc-excess在月尺度和深度上均无显著差异,表明南北两山深层土壤水入渗补给模式一致,均来自上层土壤水渗流的活塞流模式,但在植被覆盖率较高的南山,优先流模式出现较多,尤其在降水集中的7—8月。本文研究结果为认识兰州市南北两山黄土丘陵区的水文过程提供理论参考。

基于氢氧稳定同位素示踪的侧柏与白榆水源对比

明晰常绿与落叶乔木的水分来源及竞争关系,可为区域生态恢复过程中树种的选择和种植方式提供理论依据。本研究以兰州市南山绿化工程区大洼山常绿乔木侧柏(Platycladus orientalis)和落叶乔木白榆(Ulmus pumila)为对象,测定其木质部及土壤和降水的氢氧稳定同位素比值,利用贝叶斯混合模型和相似性比例指数分析了侧柏和白榆对不同深度土层土壤水的利用特征。结果表明:除7月和10月外,深层(70~100 cm)土壤水是侧柏和白榆的主要水分来源,其贡献率分别为55.82%和58.90%;7月侧柏和白榆转为吸收浅层(0~20 cm)土壤水,贡献率均达90%以上;10月侧柏转为吸收中层(20~70 cm)土壤水,而白榆同时利用深层(70~100 cm)和中层(20~70 cm)土壤水。侧柏和白榆在整个生长季内除7月外,对水分的竞争不强烈,可在同一生境下同时种植。