基于GCM模拟的西北干旱区降水稳定氢氧同位素时空特征研究

摘要

降水稳定氢氧同位素是水分子的重要组成部分，也是水循环过程的重要环节。本文选取了1986-2003年GNIP实测数据以及GISS-E(MERRA)、GISS-E(NCEP)、isoGSM(NCEP)、LMDZ(free)、LMDZ(ECMWF)和MIROC(free)6种GCM模拟数据对比研究了西北干旱区降水中稳定氢氧同位素中的δ18O和δD的变化特征，分别就月均变化、年均变化、夏季和冬季变化、年际变化、空间变化、空间倾向率和显著性变化、大气水线变化以及与气象要素气温之间的相关性变化进行了探讨研究，结论如下：
　　(1)6种GCM模式模拟得到的δ18O和δD的月均变化、年均变化、夏季和冬季变化都很显著地呈现出了季节变化的特征，夏季δ18O和δD值要明显高于冬季，并且逐月最小值一般出现在12月或者1月份，而最大值一般出现在7月或者8月。年均δ18O和δD的变化趋势线一般都集中在夏季和冬季之间，并且除了 LMDZ(free)模拟的岁δ18O和δD的变化趋势特别明显之外，其余各模式均呈现和缓的波动趋势。
　　(2)6种GCM模式模拟得到的岁δ18O和δD的空间分布特征、空间倾向率和显著性变化也同样呈现出了显著地季节变化的特征。夏季岁δ18O和δD值明显高于冬季，而年均岁δ18O和δD值则变化迥异，各模式之间差别明显。夏季δ18O和δD在新疆西部地区富集，这可能与夏季西风输送的水汽有关。冬季δ18O和δD在新疆西部地区出现贫化，中东部地区岁δ18O和δD值开始增大，说明冬季受到了西伯利亚水汽的影响。各模式模拟得到的年均、夏季和冬季倾向率也表现出显著地季节变化，冬季的显著性普遍比夏季和年均更明显，并且6种GCM模式相比之下， GISS-E(MERRA)和GISS-E(NCEP)两种模式的模拟效果更好。
　　(3)基于GNIP实测数据得到的1986-2003年乌鲁木齐、张掖和和田δ18O和δD的年际变化虽然数据不连续，但年际变化特征却很明显，乌鲁木齐、张掖和和田均有上升的趋势，并且张掖的年际倾向率最大，同时通过了0.01的显著性检验。基于GCM模式数据得到的1986-2003年三个同位素监测站点的年际变化，除了 isoGSM(NCEP)模拟的年际变化趋势特别明显之外，其余模式均表现出和缓的态势。
　　(4)基于GNIP实测数据和GCM模拟数据所得的乌鲁木齐、张掖和和田的大气水线中，和田的δ18O与δD相关性最好，张掖居中，而乌鲁木齐则最差；并且两种数据所得的乌鲁木齐、张掖和和田的大气水线倾向率均除了 LMDZ(ECMWF)模拟的5.8856之外，其余的均大于6.7636，且r2均大于0.9，通过了0.0001的显著性检验。总之，6种GCM模式模拟得到的大气水线倾向率和显著性特征，GISS-E(NCEP)模拟效果与GNIP的更为相似。
　　(5)基于GCM模拟数据得到的西北干旱区岁δ18O、δD与气温之间存在明显的正相关性，甚至GISS-E(NCEP)模式模拟出了和田与气温之间的相关性更优于张掖和乌鲁木齐与气温之间的相关性。除了 LMDZ(free)模式模拟的温度效应较弱之外，其余GCM模式能够模拟出西北干旱区夕δ18O、δD与气温之间较强的相关性。

目录

封面

声明

西师范大学研究生学位论文作者信息

目录

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 GCM模拟的国内外研究进展

1.3 研究内容和技术路线

2 研究区概况及研究资料

2.1 自然地理概况

2.2 研究资料与方法

3 GCM模拟的时空变

3.1δ18O的时空变

3.2δD的时空变

3.3 小结

4 GCM模拟数据与GNIP实测数据的对比

4.1 基于GNIP实测数据的δ18O与δD的年际变

4.2 基于GCM模拟数据的δ18O与δD的年际变

4.3 基于GNIP实测数据和GCM模拟数据的大气水线特征

4.4 基于GCM模拟数据的δ18O、δD和气温之间的相关性

4.5 小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

个人简历