天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区雪冰中稳定氧同位素演化过程研究

摘要

近年来水体中稳定同位素研究日益成为全球变化研究的前缘和热点之一。保留在冰芯中的稳定氢氧同位素通常作为温度的指示剂，另外利用氘过量也可以反演水汽来源。但是同位素技术在山岳冰川应用时往往会受到许多因素干扰，致使山岳冰川所记录的许多重要气候环境信息难以得到解译。因此，只有在雪冰现代过程较为清楚的基础上，才能利用冰芯资料来恢复和重建过去的环境信息。因此，本文通过对天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区雪冰中稳定氧同位素连续四年的观测取样，分析研究了该地区表层雪中δ18O值季节变化特征，雪坑剖面特征及后沉积作用对δ18O值的改造等雪冰现代过程问题，初步得到以下结论：
　　(1)天山乌鲁木齐河源1号冰川表层雪中δ18O值季节变化显著，湿季δ18O值大于干季，变幅可达12.59‰左右，其变化趋势和气温的变化趋势基本一致，二者存在很好的正相关关系，即温度效应。但包括风吹雪、季节性融水、表层雪重冻结和雪-气间物质交换等后沉积作用使干季和湿季温度效应表现出不同特点，湿季相关性为0.76，干季为0.57。不同的水汽输送对降水中δ18O值变化也具有显著的影响，根据HYSPLIT水汽追踪的结果，该地区干季水汽来源主要与西风环流控制的水汽输送有密切的关系；湿季则受内陆和局地水汽影响强烈。水汽输送的距离远近和性质对该地区降水中δ18O值变化都有一定的影响。
　　(2)干季和湿季δ18O雪层剖面表现出不同特征，δ18O变化主要集中在雪坑上部，且维持在较高值。其中，干季雪层剖面上部基本反映了积累期温度的变化，湿季不同雪层之间的同位素差异变小，峰值削弱，反映了同位素分馏在干湿季的不同作用，体现了同位素后沉积作用的富集与均质化效应的季节差异。出现上述情况的原因是，稳定氧同位素分馏存在季节差异。在干季同位素主要受表层雪部分融化和再冻结过程，粒雪转化过程以及与大气水汽的交换过程影响，但作用非常弱，保留了干季δ值的变化过程；湿季雪坑中δ18O值分布的变化由于融水渗浸等富集和均质化作用强烈，逐渐平滑干季保留在雪坑中的特征值，表现为由表层而下，逐渐均质化的过程。总之，乌鲁木齐河源1号冰川积累区干季雪坑中δ18O大体反映了当地温度状况，而湿季的分馏和均质化作用使得同位素信息受到严重影响。
　　(3)表层雪与雪坑中δ18O平均值存在明显的季节性规律，但后者有一定滞后性。干季雪层中的峰值均能保存下来，但经过湿季淋溶、浸渗改造，各峰值普遍处于向下迁移的过程中。在后沉积过程中，不同深度δ18O峰值所受影响差异很大，部分上部峰值可能在湿季消失、合并，但冰片层的存在使其对距底部附加冰50cm以下雪层中δ18O的影响较小。

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第一章 绪言

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究进展

第二章 研究区概况

第三章 样品的采集与实验分析

3.1 样本采集

3.2 实验室分析和数据处理

第四章 表层雪中稳定氧同位素季节变化及与水汽输送的关系

4.1 表层雪中δ18O值干湿季变化差异

4.2 表层雪δ18O值干季变化特征

4.3 表层雪δ18O值湿季变化特征

4.4 表层雪中δ18O值揭示的水汽来源

4.5 本章小结

第五章 雪坑δ18O剖面特征与当地气象条件的关系

5.1 剖面特征与当地气象的关系

5.2 同位素后沉积作用的富集与均质化效应

5.3 讨论

5.4 本章小结

第六章 后沉积对δ18O峰值层位的改造研究

6.1 雪层中δ18O峰值形成的背景

6.2 峰值层位示踪

6.3 浸渗作用对峰值的影响

6.4 峰值演化与气温及冰片层的关系

6.5 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢

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