聊城大气降水氢氧同位素特征及水汽来源分析

摘要

大气降水是水循环过程中不可缺少的环节之一,δ(D)和δ(^(18)O)是示踪水真实动力过程的最理想的环境同位素,对揭示水汽输送来源与环境效应等有重要的指示意义。利用氢氧稳定同位素技术与HYSPLIT后向轨迹模型,分析了聊城地区2019年10月—2020年11月的大气降水中δ(D)和δ(^(18)O)特征及变化规律,探讨了局地气象要素和水汽来源对降水稳定同位素的影响和大气降水稳定同位素反映出的环境效应。结果表明,聊城大气降水除与水汽来源、蒸发源区的气象条件有关外,还受雨滴在降落过程中的蒸发富集、当地的温度和湿度的影响。该地区全年大气降水线方程为:δ(D)=(7.45±0.29)δ(^(18)O)+(4.20±2.41),斜率和截距均低于全球大气降水线方程。从季节来看,春、夏、秋3个季节的大气降水线斜率和截距均偏小,而冬季明显偏大。大气降水中δ(D)和δ(^(18)O)贫富变化明显,11月至翌年4月为大气降水δ(D)和δ(18O)的富集期,这一时期过量氘月均值高于10‰(全球降水过量氘平均值);5—10月为大气降水δ(D)和δ(^(18)O)的贫化期,这一时期过量氘偏低,月均值低于10‰。降水δ(D)和δ(^(18)O)在全年尺度和大气相对湿度较高的5—10月,都呈现反温度效应和降水量效应,而在大气相对湿度较低的11月至翌年4月呈现降水量效应。过量氘的变化和HYSPLIT气团轨迹表明聊城地区5—10月大气降水主要来源于东南季风和西南季风所携带的海洋水汽,11月至翌年4月大气降水主要来源于亚欧大陆内部水汽及局地的水汽再循环。