穩定同位素生態系統研究獲進展

2020-12-05 科學網

 

自2006年以來，中國科學院地理科學與資源研究所生態系統網絡觀測與模擬重點實驗室研究團隊在穩定同位素生態系統生態學研究方向取得了快速的發展。溫學發研究組最新SCI論文發表在Journal of Geophysical Research–Atmospheres (Huang Lvjun, Wen, X.F.*, 2014. Temporal variations of atmospheric water vapor δD and δ18O above an arid artificial oasis cropland in the Heihe River Basin. Journal of Geophysical Research–Atmospheres, 119, doi:10.1002/2014JD021891)上。

高時間解析度的大氣水汽δD，δ18O和d 數據可促進全球和生態系統尺度大氣和生態水文過程的理解，也是模型驗證和同位素衛星反演偏差估算的重要工具。該研究以波長掃描光腔衰蕩光譜(WS-CRDS, Picarro Inc.)技術為基礎，在2012年5月至9月對位於典型溫帶大陸性乾旱氣候區的甘肅張掖人工綠洲玉米生態系統大氣水汽δD和δ18O比值與通量進行了原位連續觀測。

研究結果表明：（1）季節尺度上，大氣水汽δD和δ18O月均值表現出先上升後降低的趨勢，而大氣水汽d月均值表現出穩定的降低趨勢。日尺度上，大氣水汽δD，δ18O和d 受大氣夾卷、局地蒸散和露水等因素的影響，具有明顯的日循環模式。（2）大氣水汽δD，δ18O和d 偏離降水平衡預測值的程度與降雨量(P)、相對溼度(RH)和氣溫(T)具有顯著相關性。單次降水過程中大氣水汽δD，δ18O和d 存在明顯的「降雨量效應」。（3）大氣水汽δD和δ18O與水汽混合比（w）存在顯著對數線性關係，但R2僅為17%和14%，而d 與RH和T顯著相關，這表明受氣團平流影響較小，而受局地水汽的影響較大。整個觀測期間，局地蒸散使近地表大氣水汽δD和δ18O富集，平均蒸散同位素驅動力分別為102.5和23.50 mmol m-2s-1 ‰。但是，大氣夾卷的「稀釋作用」仍使大氣水汽δD和δ18O平均值分別出現10.1和2.24‰的貧化。局地蒸散和大氣夾卷均對大氣水汽d 日變化施加了正向驅動力。

相關的SCI論文和授權的國家發明專利：

1. Huang Lvjun, Wen, X.F.*, 2014. Temporal variations of atmospheric water vapor δD and δ18O above an arid artificial oasis cropland in the Heihe River Basin. Journal of Geophysical Research–Atmospheres, 119, doi:10.1002/2014JD021891.

2. Wen, X.F.*, Y. Meng, X.Y. Zhang, X.M. Sun, X. Lee*. 2013: Evaluating calibration strategies for isotope ratio infrared spectroscopy for atmospheric 13CO2/12CO2 measurement. Atmospheric Measurement Techniques,6, 1491-1501.

3. Wen, X.F. *, X. Lee*, X.M. Sun, J.L. Wang, Z.M. Hu, S.G. Li, and G.R. Yu. 2012: Dew water isotopic ratios and their relations to ecosystem water pools and fluxes in a cropland and a grassland in China. Oecologia. 168, 549-561.

4. Wen, X.F. *, X. Lee, X.M. Sun, J.L. Wang, YK Tang, S.G. Li, and G.R. Yu. 2012: Inter-comparison of four commercial analyzers for water vapor isotope measurement. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 29, 235-247.

5. Xiao Wei, Lee Xuhui*, Wen Xuefa*, Sun Xiaomin, Zhang Shichun 2012. Modeling biophysical controls on canopy foliage water 18O enrichment in wheat and corn. Global Change Biology, 18, 1769–1780.

6. Zhang, S.C., Sun, X.M., Wang, J.L., Yu, G.R., Wen, X.F. *, 2011. Short-term variations of vapor isotope ratios reveal the influence of atmospheric processes. Journal of Geographical Sciences, 21,401-416.

7. Wen, X.F., Zhang, S.C., Sun, X.M.,Yu, G.R., Lee, X., 2010. Water vapor and precipitation isotope ratios in Beijing, China. Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 115, D01103, doi:10.1029/2009JD012408.

8. Wen, X.F., Sun, X.M., Zhang, S.C., Yu, G.R., Sargent, S.D., Lee, X., 2008. Continuous measurement of water vapor D/H and 18O/16O isotope ratios in the atmosphere. Journal of Hydrology, 349, 489-500.

9. 溫學發*, 孫曉敏, 王建林, 於貴瑞, 李勝功. 2012. 水汽氫氧穩定同位素通量的模擬裝置與方法. 國家發明專利, 授權號: ZL201110004555.X.

10. 溫學發*, 孫曉敏, 王建林, 張心昱, 於貴瑞, 李勝功, 李旭輝. 2012. 恆定氫氧穩定同位素比值的水汽發生器及用途. 國家發明專利, 授權號: ZL201010223551.6.（來源：中科院地理科學與資源研究所）

 

 

 

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