福州台风降水稳定同位素组成变化特征及影响因素研究

论文摘要

作为全球水循环的重要组成部分,现代降水中稳定同位素蕴含了丰富的气候和环境信息。降水中稳定同位素组成(δ2H和δ18O)在水文循环和气候学研究中得到了广泛应用。降水中稳定氢氧同位素组成不仅表现出对不同的时间尺度上气候变化的响应,同时与极端天气事件也有很强的联系,如热带气旋（飓风或台风）。中国东南沿海地区的台风活动相当剧烈,台风从海洋带来了丰富的水汽,造成了本地区的极端降雨。中国东南地区台风降水显著,但对这种强降水事件中的稳定同位素研究较少,限制了对短时间极端降水稳定同位素变化过程和影响因素的认识。中国东南地区现有的降水稳定同位素数据均为月或日的时间分辨率,不足以研究某一特定地点仅持续12天的台风降水事件。本研究采样点位于中国东南地区的福州市,于2013年至2017年间收集了共8个台风事件中小时分辨率的降水δ2H和δ18O数据。主要研究目的包括:（1）总结台风降水事件内尺度下稳定同位素组成的变化特征;（2）探讨采样点气象要素的变化对台风降水稳定同位素组成的影响;（3）探究台风降水事件中18O显著贫化的影响因素。所有台风降水样品中δ2H和δ18O波动范围分别为-10‰-122‰和-2.6‰-17‰。δ2H和δ18O间的相关关系表示为δ2H=7.41×δ18O+0.81（R2=0.96,N=220）。斜率和截距均略微小于全球大气水线(GMWL,δ2H=8×δ18O+10)和福州局地大气水线(LMWL,δ2H=8.84×δ18O+16.94,R2=0.96,N=48)。台风登陆前与登陆后的再蒸发效应使得福州台风大气降水线的斜率和截距相对于GMWL和LMWL较小。所有的台风事件中的降水δ18O值均呈现相似的三个阶段的变化特征。阶段一与阶段三的降水δ18O值相对偏正（-2.6‰-9.9‰;-3.3‰-10.7‰）,而阶段二的降水δ18O值显著偏负（-6.3‰-17‰）,整体呈现显著的倒U形模式。阶段一与阶段三的相对偏正的降水δ18O值主要受再蒸发作用的影响。阶段二的降水δ18O值显著低于福州夏季降水的加权平均δ18O值,其中一些数据甚至低于太平洋上空云层中蒸发水汽的δ18O值。阶段二的δ18O值与温度、降水量之间不存在显著的相关关系。基于δ18O值与气象参数之间的相关性分析,表明台风降水稳定同位素组成不受局地气象要素变化控制。此外,分析结果表明水汽来源的变化对台风降水δ18O值的影响也较小。我们认为,显著偏负的降水δ18O值主要受“云雨区效应”的影响,即台风云雨区的大规模对流活动、较高的凝结效率及贫重同位素的水汽再循环的共同作用导致了极端偏负的台风降水δ18O值。研究表明,稳定同位素组成可作为台风降水示踪的重要载体。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 选题背景及意义
•   1.2 稳定同位素基础理论
•     1.2.1 稳定同位素相关概念
•     1.2.2 稳定同位素效应
•   1.3 研究进展
•     1.3.1 年、月和日尺度降水稳定同位素研究进展
•     1.3.2 事件尺度降水稳定同位素研究进展
•     1.3.3 台风降水稳定同位素研究进展
•   1.4 研究目的和研究内容
•     1.4.1 研究目的
•     1.4.2 研究内容
•   1.5 研究方法、论文工作量和技术路线
•     1.5.1 研究方法
•     1.5.2 论文工作量
•     1.5.3 技术路线
• 第二章 研究区域、材料和方法
•   2.1 研究区域概况
•   2.2 样品采集与室内实验
•   2.3 相关数据
• 第三章 台风降水稳定同位素组成变化特征
•   3.1 台风降水事件内稳定同位素组成变化
•   3.2 不同台风事件降水稳定同位素组成变化
•   3.3 过量氘值变化（d-excess）
• 2H与 δ¹⁸O间的关系)'>  3.4 大气水线方程(δ²H与 δ¹⁸O间的关系)
•   3.5 小结
• 第四章 台风降水稳定同位素组成变化特征的影响因素分析
•   4.1 采样点气象要素的影响
•   4.2 水汽来源不同的影响
•   4.3 云雨区效应的影响
•   4.4 小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 研究结论
•   5.2 不足与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 个人简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 许涛

导师: 姜修洋

关键词: 台风,降水,稳定同位素组成,中国东南地区,云雨区效应

来源: 福建师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,气象学,气象学

单位: 福建师范大学

分类号: P426.612;P444

DOI: 10.27019/d.cnki.gfjsu.2019.000594

总页数: 63

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