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1、第22卷第7期地球科学进展Vo.l22No.72007年7月ADVANCESINEARTHSCIENCEJu.l,2007文章编号:1001-8166(2007)07-0738-10*基于CERN的中国大气降水同位素观测网络11,3221,31,31,3宋献方,柳鉴容,孙晓敏,袁国富,刘鑫,王仕琴,侯士彬(1.中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室,北京100101;2.中国生态系统研究网络水分分中心,北京100101;3.中国科学院研究生院,北京100039)18摘要:大气降水是水循环
2、的输入项,也是指示气候变化的关键因子。稳定同位素O、D和放射性同位素T作为水分子的组成要素,是描述水循环演化历史信息的理想天然示踪剂。对降水中氢氧同位素进行系统的观测将有助于明确全球及各局地水循环机制及大气环流模式。首先回顾与评述了全球大气降水同位素网络(GNIP)的发展历程及研究现状,同时,指出中国大气降水同位素观测与研究的不足之处,在此基础上,提出以中国生态系统研究网络(CERN)为基础,建立中国大气降水同位素观测网络(CHNIP),并对该网络的主要内容、特点及初步成果等进行了介绍。18关键词:大气降水;氘;O;
3、CHNIP中图分类号:P426.6文献标识码:A水循环是联系陆地表层各圈层的纽带与核心。存在负相关关系,主要发生在中低纬度沿海和海岛[3,9]作为其输入项的大气降水,是陆地水资源的根本来地区,其产生与强对流现象相联系。一般认为,18源。同时,降水也是描述气候变化的关键指标,许多降水量变大时,O和D的含量变低。高程效应,气候因子的变化都集中体现在降水的变化上。因降水中的同位素组成随着地形障碍高程的增加而呈此,要了解当今气候变化的原因,对降水的变化特征逐步下降的趋势。这是由于气团的抬升和冷却使得[1]及趋势规律的
4、研究必不可少。18O和D不断贫化。高度效应也使推测地下水补环境同位素作为自然水体中的重要组成部分,[10]给区的位置和高度成为可能。季节效应,即指降尽管其所占比例很小,却在非常敏感地响应环境的水中的同位素对季节变化的响应。一般认为,在夏变化,并记载着水循环演化的历史信息。这是由于18[2~5]季,O和D的同位素含量偏高(重);而在冬季,同位素的分馏作用,贯穿于水循环的各个环节。18O和D的同位素含量变低(轻)。正是由于这些同时,降水中的同位素组分与各气象因子间也存在同位素效应的存在,使得降水中的同位素可作为水着
5、密切的相关关系(即环境同位素效应),包括温度效应、降水量效应、高程效应和季节效应等。温度效汽来源及运动路径的自然示踪及反演大气过程的基[3]础[5]。应,即降水中的同位素与温度之间显著的正相关关系。其产生是同位素的分馏主要受制于相变过程1国外大气降水稳定氢氧同位素观测中的温度的结果。温度效应的应用在于可以利用不的现状同沉积物(如冰芯,岩芯)中稳定同位素与温度的关[6~8]1.1全球大气降水同位素观测网络(GNIP)系对古气候、古环境记录进行定量的恢复。降水量效应,即降水中稳定同位素比率与降水量之间国外对降水中稳定同位素
6、的观测和研究起步较*收稿日期:2007-04-04;修回日期:2007-05-04.*基金项目:国家自然科学基金项目基于环境同位素与水化学方法的太行山区流域水循环研究(编号:40671034);中国科学院资源环境领域野外台站研究基金项目中国生态系统研究网络大气降水环境同位素研究项目资助.作者简介:宋献方(1965-),男,河北沙河人,研究员、博士生导师,主要从事流域水循环与水环境、环境同位素水文学、水文地质等研究.E-mai:lsongx@figsnrr.ac.cn第7期宋献方等:基于CERN
7、的中国大气降水同位素观测网络739[2]早,始于20世纪50年代初期。其中最著名的计指数形式递减,到1990年基本恢复到了天然水的浓[11]划GNIP(GlobalNetworkofIsotopesinPrecipita-度。通过多年的观测,GNIP可提供详细和完整tion)至今仍在进行中。1958年,国际原子能机构的有关于降水中的T在最初阶段超过自然水平现IAEA(InternationalAtomicEnergyAgency)与世界气在又几乎回到自然水平的图。象组织WMO(WorldMeteorol
8、ogicalOrganization)合除对大气降水中T含量的监测外,GNIP的主要作,计划在全球范围内对降水中稳定同位素成分进目的是通过在全球范围系统地收集降水中环境同位行连续监测。1961年,全球大气降水同位素网络素组成的数据,分析其时空变化,明确全球及各局地GNIP正式启动。大气环流模式及水循环机
