中国降水稳定同位素的组成外文翻译资料
2022-12-23 02:12
Stable isotopic compositions of precipitation in China
By JIANRONG LIU1, XIANFANG SONG1*, GUOFU YUAN2, XIAOMIN SUN2 and
LIHU YANG1, 1Key Laboratory of Water Cycle and Related Land Surface Processes, Institute of
Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China; 2Key
Laboratory of Ecosystem Network Observation and Modeling, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
(Manuscript received 8 August 2013; in final form 12 February 2014)
ABSTRACT
During the mid-1980s, there were 31 stations in China that successfully participated in the Global Network of Isotopes in Precipitation. However, most observations were suspended after the mid-1990s. The discontinuous data hindered the application of precipitation isotopes, which are strongly affected in China by the Asian monsoon and are thus of intrinsic interest for palaeoclimatologists. Therefore, to continuously observe precipitation isotopes nationwide, the Chinese Network of Isotopes in Precipitation was established in 2004. The current study reviewed the major characteristics of the 928 samples that were collected from 2005 to 2010. The ranges of dD and d18O values generally followed the pattern NENWTPNCSC, and the amountweighted d-values followed the pattern SCNWNCTPNE. Temporal variations presented a lsquo;Vrsquo;-shaped pattern at the SC region and reverse lsquo;Vrsquo;-shaped patterns at the NE and NW regions. Decreasing trends with the advent of the rainy season were found at the NC and TP regions. The Chinese Meteoric Water Line has been established as dD7.48d18O1.01. The distributions of scattering along the line demonstrated different water vapour origins and characteristics. The values of d18O showed strong temperature dependence at the NE (0.27/8C) and NW stations (0.37/8C), and this dependent variable switched to water vapour pressure and vapour pressure at the SC stations. The geographical controls of d18O were 0.22/8 and 0.13/100 m for latitude and altitude, respectively. The d18O/Latitude gradient increased from south to north at the Eastern Monsoon Region, and the d18O/Altitude gradient (0.30/100 m) was especially significant for the TP region. The results of this study could provide basic isotopic information for on-going investigations in hydrology, meteorology, palaeoclimatology and ecology at different regions of China.
Keywords: dD, d18O, CHNIP, GNIP, environmental controls, multiple non-linear stepwise regressions
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1. Introduction Environmental hydrogen and oxygen isotopes are ideal tracers of water, as they are incorporated in the water molecules and their behaviours and variations reflect the origin of, and the hydrological and geochemical processes undergone by, natural water bodies (Gonfiantin, 1998). Isotopes are primarily used in one of two ways: as tracers or to monitor a process. Tracer applications rely directly on the isotopic labelling of atmospheric vapour and/or the resultantprecipitation.Processapplicationsfocusonfactors that control the water isotope evolution in atmospheric vapour or the fractionation between precipitation and the oxygen-bearing proxies (Bowen and Revenaugh, 2003). |
The Global Network of Isotopes in Precipitation (GNIP), which was initiated in 1958 by the International Atomic Energy Agency (IAEA) and the World Meteorological Organization (WMO), is by far the largest endeavour of thistype. Thenetworkbecameoperationalatapproximately 106 observation sites from 50 countries with the aim of systematically collecting basic data on the isotope content of precipitation on a global scale and determining its temporal and spatial variations. Currently, the network has expanded to more than 1380 sites from 136 countries (IAEA, 2013). Some long-standing participants of GNIP also incorporate multiple stations to form their national networks, such as the ANIP (Austrian Network of Isotopes in Precipitation; Kraliketal.,2003),CNIP(CanadianNetworkofIsotopesin Precipitation; Gibson et al., 2005) and USNIP (United |
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*Corresponding author. email: songxf@igsnrr.ac.cn |
States Network for Isotopes in Precipitation; Vachon et al., 2007), to better document and understand the distribution |
Tellus B 2014. # 2014 J. Liu et al. This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons CC-BY 4.0 License (http:// 1 creativecommons.org/licenses/by/4.0/), allowing third parties to copy and redistribute the material in any medium or format and to remix, transform, and build upon the material for any purpose, even commercially, provided the original work is properly cited and states its license.
Citation: Tellus B 2014, 66, 22567, http://dx.doi.org/10.3402/tellusb.v66.22567
(page number not for citation purpose)
of water isotope tracers in precipitation. The accumulated data, some of which span more than five decades, provide a framework for applications in national surface and groundwater hydrology, synoptic climatology, palaeoclimatology and plantwater interactions.
The study of precipitation isotopes started relatively late in China; the earliest study may be from the scientific investigation of the Qomolangma, on the southern Tibetan Plateau (TP) in the 1960s (Zhang et al., 1973). The first systematic study on precipitation D and 18O across China was conducted in 1980 (Zheng et al., 1983). Samples were collected every 10 d or monthly at eight station
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毕业论文
英文翻译
原文标题Stable isotopic compositions of precipitation in China
译文标题 中国降水同位素的组成
中国降水稳定同位素的组成
By JIANRONG LIU1, XIANFANG SONG1*, GUOFU YUAN2, XIAOMIN SUN2 and
LIHU YANG1, 1Key Laboratory of Water Cycle and Related Land Surface Processes, Institute of
Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China; 2Key
Laboratory of Ecosystem Network Observation and Modeling, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
(Manuscript received 8 August 2013; in final form 12 February 2014)
摘要：在20世纪80年代中期，中国有31个站成功地参与了全球降水同位素网络。 然而，大多数观测在90年代中期之后暂停。在中国由于受到亚洲季风的强烈影响， 数据的不连续性阻碍了降水同位素的应用。 因此，为了不断观察全国的降水同位素，中国降水同位素网络于2004年成立。目前的研究回顾了2005年至2010年收集的928个样本的主要特征。delta;D和delta;18O 的取值范围和NENWTPNCSC模型类似，d-values值的范围和SCNWNCTPNE.模型类似。时间变化图在SC区域呈现“V”形图案，但在NE和NW区域“V”形图案翻转。随着雨季的到来，NC和TP地区也出现了下降趋势。中国的大气降水水线已建成delta;D=7.48delta;18O 1.01。这条线两侧不同的分布点表明了不同的水汽来源和特征。delta;18O 值在NE（0.27 / 8C）和NW站（0.37 / 8C）处与温度十分相关，该因变量切换到SC站的时则与水蒸气和蒸气压相关。纬度每变化8，delta;18O 值变化0.22，高度每变化100，delta;18O 值变化0.13。东部季风区的delta;18O /纬度梯度从南向北增加，TP区域delta;18O /高度梯度（0.30 / 100米）。本研究的结果可为中国不同地区水文，气象，古生物学，生态学研究提供基础同位素信息。
关键词：delta;D，delta;18O，CHNIP，GNIP，环境控制，非线性逐步回归
1.介绍
环境氢氧同位素是水的理想示踪剂，因为它们被并入水分子中，它们的行为和变化反映了天然水体的起源和水文和地球化学过程（Gonfiantin，1998）。同位素主要以两种方式之一使用：作为示踪剂或监测过程。示踪剂应用直接依赖于大气蒸气的同位素标记和/或所得的沉淀。过程应用聚焦控制大气蒸气中水同位素演化或沉淀与含氧代谢之间的分馏的因素（Bowen和Revenaugh，2003）。由国际原子能机构（IAEA）和世界气象组织（WMO）于1958年发起的全球降水同位素网络（GNIP）迄今为止是迄今为止最大的。从50个国家的大约106个观察地点进行网络化，目的是系统地收集全球范围内降水同位素含量的基础数据，并确定其时空变化。目前，该网络已扩大到来自136个国家的1380多个站点（国际原子能机构，2013年）。GNIP的一些长期参与者还包括多个站点的国家网络，例如ANIP（奥地利降水同位素网络，Kraliketal，2003年），CNIP（加拿大稳定同位素网络，Gibson等，2005）和USNIP（ 美国降水同位素网络; Vachon等），更好地记录和了解水同位素示踪剂在降水中的分布情况。累积的数据，其中一些超过五十年，为国家地表水和地下水水文学，天气气候学，古生物学和植物水相互作用提供了一个框架。
中国降水同位素研究开始较晚，最早的研究可能来自20世纪60年代青藏高原南部（Qomolangma）的科学调查（Zhang et al.,1973）。降水delta;D和delta;18O 在中国的第一个系统研究于1980年进行（Zheng等，1983）。每10天或每月在8个站收集样品。一个大气降水线（MWL）成立（delta;D=7.48delta;18O 1.01），测出D（19020）和18O （242.0）的范围。在80年代一系列的研究在中国不同的地方展开。基于在东部收集的78个样品，发现变化的消耗梯度为0.26 / 100m18O （Yang et al.1980）。在北京，发现了沉积同位素的富集（4月和5月）或枯竭（6月至8月），这是由于雨滴或大陆效应的蒸发（Wei et al.,1982）。中国东部季风区（EMR）也探索了同位素的主要特征，对于高程为3009100 m的台站，同位素与纬度（约0.24 / 8）之间具有强相关性（Yu et al.,1987）。
自20世纪80年代中期以来，中国已有31个站成功地参与GNIP。已经进行了场地特异性的连续观察。累积的数据提供了将中国的降水同位素组成与全球水平进行比较的可能性。基于20世纪80年代至90年代的数据，修订了MWL，并描述了降水同位素的空间分布。季风对同位素组成的影响（Wei and Lin，1994）以及同位素与气象变量之间的相关性研究（Liu et al.，1997a，1997b; Zhang and Yao，1998; Johnson and Ingram，2004）。然而，由于种种原因，大多数中国GNIP站在1990年代中期以后暂停观测。直到21世纪初，只有六个站（香港，乌鲁木齐，张掖，石家庄，天津和昆明）继续观察。不连续数据在很大程度上阻碍了同位素工具在中国的应用。中国位于亚洲季风地区。由于冬季和夏季的不同循环变化，稳定同位素是高度复杂的。有必要确定每种效应在中国不同地区的相对重要性（Johnson和Ingram，2004）。此外，代理记录的解释还依赖于我们对中国现代降水中的稳定同位素变化的理解。因此，为了在全国范围内继续进行系统观测，2004年，中国降水同位素网络（CHNIP）是基于中国生态系统研究网络（CERN）站建立的（Song et al.，2007）。从2005年到2010年，在29个CHNIP站收集了928组每月降水样品。积累的数据的详细审查，提出在目前的研究中，回答下列问题的目的：（1）什么是降水的delta;D和基本特征delta;18O和整个中国的时空分布;（2）那些建立MWLs的水蒸气源条件和落下的雨滴的蒸发强度如何;（3）什么是delta;18O在各站的大环境控制？这些因素在同一地区是否相似？本研究的结果可以为水文学（地下水补给，地表水和地下水之间的相互作用），气象学和气候学（如水分来源和运输途径，亚洲季风特征，全球环流模型），中国不同地区的古气候学（气候变化，基于代理的历史气候的重建）和生态学（生态系统中的水平衡，植物的蒸散和水利用效率）。
2.数据和方法
2.1CHNIP同位素和气象数据
CHNIP包括代表不同地理和气候区域的29个站。位于东北（NE），北部（NC）和南部（SC）地区的台站代表东部季风气候。位于西北（NW）和西南地区的站分别代表干旱/半干旱和TP气候（图1a）。从2005年到2010年收集了每月复合降水样本。大多数台站在2008年缺乏观测，主要是由于年初发生的雪灾的极端事件和年中发生的汶川地震，导致常规观察困难。采样方法如下：在聚乙烯瓶和漏斗组成的外部放置雨水收集器。乒乓球放置在漏斗嘴处，以防止降雨过程中的蒸发。每次降雨事件后，收集雨水并立即转移到瓶子中，密封并储存在48℃以下的室内。使用已经安装在地面上的桶收集雪样品。每次降雪事件后，雪样在室温下融化。在月底，所有收集的水都很好地混合，然后作为每月复合样品。同位素测量在IGSNRR（地理科学和自然资源研究所）进行。
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图1地点（一）CHNIP站和（b）GNIP站
研究中国的院院士科学版）环境同位素实验室，使用菲尼根MAT253质谱仪和温度转换元素分析仪（TC /EA）18O和D含量的方法。结果表示为delta;值，其相对于V-SMOW（维也纳标准平均海洋水）在归一化尺度上;delta;（埃）=（R样品R标准）/ R标准*1000%，其中R是指18O/16O或D/H比。测量精度分别是始终如一91delta;D和90.3的delta;18O。
气温变化，包括降水量（P，mm），温度（T，8C），相对湿度（RH，％），水蒸气压力（Wp，kPa），蒸气压力h），风速（Ws，m / s）和风向（Wd，8）。所有气象数据由CERN综合中心收集和编制。
2.2GNIP同位素和气象数据
其他同位素数据集从同位素水文信息系统（ISOHIS）-GNIP数据库（获得http://isohis.iaea.org） . 中国有31个站参与GNIP（图1b）。 两个站没有在目前的研究认为：重庆站，它只有5个月的delta;D和delta;18O数据，和香港站的量，观察期（19612009）是远长于它是为其他GNIP站。 观测期间在29个站点之间变化，其中大多数是在20世纪90年代中期。 由于GNIP站的位置一般都等同于中国的气象观测站点，缺少或不完整的气象资料所取代，并从中国气象科学数据共享服务系统（CMDSSS，收集的http：// cdc.cma.gov.cn/home .） 。
- 结果与讨论
3.1CHNIP站的基本同位素特征
为CHNIP站描述性统计信息在表1delta;D的范围以及delta;18O描绘一般遵循NENWTPNCSC的图案，这表明内大陆站和沿海站具有或大或小的delta;D的范围，分别。国阵站，它位于遥远的南方中国，并且靠近海洋水汽起源，既有使用delta;D（68.421.8）的最小范围和delta;18O（9.743.44）。该LS（在TP）和CB（在NE）站有delta;D的（169.938.5）最大的范围和delta;18O（22.33 3.10），分别为。LZ的站有两个delta;D表示最大的标准偏差和delta;18O，而BN和CS站具有最小的delta;D和delta;18O标准偏差。
加权的delta;DP和delta;18OP值降水遵循SCNWNCTPNE的格局。沉积水分主要来自一个混合良好的水源（即南海，太平洋和印度洋），并在随后的极地大气运输过程中逐渐排出重同位素。这些效应导致向低delta;D中一般转变，从沿海到内陆地区（大陆效应），随着纬度（北纬效应）或高度（海拔高度的影响）delta;18O内容。大多数SC和NW站具有较高的三维p值;然而，它们背后的机制是不同的：SC区域位于接近海洋蒸气起源和在潮湿海洋空气质量的控制下（Liu et al.，2008）。蒸气，在另一方面，承担从蒸发起源到沉淀位点的相对短的行程，这将导致delta;18O和delta;D的更小的损失，因此相对高的p值。相比之下，NW区位于内陆，受干陆洲极地空气团的控制。夏季季风携
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