長沙地區(qū)水體蒸發(fā)中穩(wěn)定同位素分餾的實(shí)驗(yàn)和模擬分析.pdf

1、蒸發(fā)是水循環(huán)過程中重要的過程之一，蒸發(fā)過程深刻影響著水體與大氣穩(wěn)定同位素的分餾交換。而水體蒸發(fā)過程中穩(wěn)定同位素的變化又和蒸發(fā)時(shí)氣象狀況、水體蒸發(fā)程度緊密相關(guān)。長沙地區(qū)冬夏分明，全年溫度變化范圍近40℃。受季風(fēng)影響，全年濕度變化也很大。在此氣候背景下做的水體蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)，能較全面地了解不同氣象背景下的水體穩(wěn)定同位素分餾情況，了解蒸發(fā)分餾對(duì)大氣水汽同位素的貢獻(xiàn)，檢驗(yàn)現(xiàn)有的水體蒸發(fā)分餾理論。
　　本文通過對(duì)2013年7月到2014年4月的六

2、次蒸發(fā)皿蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)取樣觀測(cè)，分析了蒸發(fā)皿蒸發(fā)剩余水體中穩(wěn)定同位素值的變化特征，探討了蒸發(fā)剩余水體中穩(wěn)定同位素值變化與空氣相對(duì)濕度的關(guān)系。利用平衡分餾公式與動(dòng)力分餾公式對(duì)剩余水體穩(wěn)定同位素值變化和蒸發(fā)線進(jìn)行模擬并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，并在2014年10月同步觀測(cè)了蒸發(fā)水體和大氣水汽中穩(wěn)定同位素的變化。初步得到以下結(jié)論:
　　(1)剩余水體穩(wěn)定同位素比率隨著剩余水體質(zhì)量減少總體呈上升趨勢(shì)，但在有降水發(fā)生的時(shí)段會(huì)出現(xiàn)下降趨勢(shì)。剩余水體穩(wěn)定同位

3、素比率變化與空氣相對(duì)濕度變化呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系?？赡苁怯捎谡舭l(fā)水體與大氣水汽之間穩(wěn)定同位素交換的影響。同位素分餾速度上表現(xiàn)為夏季高，冬季低。
　　(2)平衡分餾模式模擬的剩余水體穩(wěn)定同位素比率變化結(jié)果在蒸發(fā)初段與實(shí)測(cè)結(jié)果擬合較好，但是蒸發(fā)中后期開始偏離實(shí)際測(cè)量值，并且不能反映剩余水體穩(wěn)定同位素比率受相對(duì)濕度變化影響而出現(xiàn)的下降的過程。而動(dòng)力分餾模式模擬結(jié)果不僅全程與實(shí)測(cè)結(jié)果擬合較好，而且能很好地模擬剩余水體穩(wěn)定同位素比率波動(dòng)的過程。<

4、br>　　(3)實(shí)測(cè)剩余水體蒸發(fā)線斜率冬春兩季大于動(dòng)力模擬蒸發(fā)線，夏秋兩季反之。說明在夏秋兩季實(shí)際蒸發(fā)作用更明顯，冬春兩季水體蒸發(fā)受到溫度條件限制。平衡模式模擬的蒸發(fā)線斜率高于實(shí)測(cè)蒸發(fā)線和動(dòng)力模擬蒸發(fā)線斜率，與大氣降水線接近，擬合程度不理想。動(dòng)力模擬蒸發(fā)線斜率與實(shí)測(cè)蒸發(fā)線斜率接近，夏秋季前者高于后者，冬春季反之。
　　(4)六組實(shí)驗(yàn)蒸發(fā)水體中過量氘d值隨蒸發(fā)總體呈下降趨勢(shì)，但在出現(xiàn)降水時(shí)段過量氘d值會(huì)出現(xiàn)回升。從過量氘d值的下降平