基于稳定氧同位素的伊犁河流域云杉年轮气候意义及径流响应研究

The tree-ring climate and hydrological research based on stable isotope tracer technology become the most important key issues nowadays, climate change and its runoff response is important topic in northwest arid river of China. This project takes Ili River Basin which present as the typical zone of Alpine-semi humid-semi arid in Northwest China as the study area. The approach of tree-ring climatology combined with isotope hydrology was used, we focus on the climate significance and its runoff response through tree-ring stable oxygen isotopes, this study takes potential relevance of stable oxygen isotopes in spruce rings and stable oxygen isotopes in source water as the main line, carries out the studies of regularity of regional climate and runoff change, and build the unified plan of acquisition of spruce rings stable oxygen isotope data and quality control method. This study will also interpret the situation of climatic factors recorded by tree-ring elements, as well as the relationship among stable oxygen isotope label—climate record in instrumental periods—runoff changes. In order to achieve progress in tree-ring isotope tracing area and applied climatology area of arid river basin.

基于稳定同位素技术的树轮气候研究和水文示踪研究是当今的热点，中国西北干旱区河流的气候变化及其径流响应是重要的研究课题。本项目以西北干旱区典型高寒—温冰半湿润—温和半干旱的伊犁河流域为研究靶区，采用树轮气候学和同位素水文学相结合的方法，以树轮稳定氧同位素的气候意义及其径流响应研究为核心，以云杉年轮中稳定氧同位素和源水中稳定氧同位素的潜在关联性为主线，重点开展区域气候和径流变化的规律研究，并构建干旱区流域云杉年轮的稳定氧同位素资料获取和质量控制的统一方案，解读树木年轮要素对气候因子的记录情况，以及流域尺度上稳定氧同位素标记—器测时期气候—径流变化的相互关系，实现干旱区内陆河流域水文研究的同位素示踪技术和树轮气候学应用的进步。

气候环境条件的变化和社会经济的快速增长，使西北干旱区水资源的供需矛盾日益突出，探究跨境流域的气候意义及径流响应规律具有重要意义。树轮稳定同位素由于生理机制相对明了，研究需要样本较少，能够保留相对较多的低频气候变化信号等优点，成为最近十几年来高分辨率气候变化研究中的一个新兴手段。本项目着眼于我国西北干旱区流域几个典型地点的树轮稳定同位素的气候意义及水文响应进行研究。在样本获取方面，在流域上中下游不同径流补给区采集和收集的树轮样本建立树轮年表，在典型干旱区流域采集地表水地下水样品，并进行组分分割研究。在实验方案探讨方面，针对云杉年轮稳定同位素序列获取，尝试了多种实验方法及处理步骤，获得了实验最优解。在结果分析方面，研制了17个采样点年表，其中获得了4条树轮稳定氧同位素序列，分析了序列的趋势、周期、阶段等信息，研究发现，过去五十多年研究区树轮稳定氧同位素同降水的显著相关月份分别为7、8、9、10月，与温度的显著相关为4、6、7、8月，相对湿度的显著相关最高，树轮稳定氧同位素序列包含了季节效应和高程效应，和流域水循环中的液态稳定氧同位素一样，随着海拔高度的增加与树轮与气象因子的负相关关系增大。本课题的实施，使我们大体上了解沿河流补给方向上的几个典型区域树轮稳定氧同位素的气候意义，为今后在该地区进行大规模的树轮稳定氧同位素研究提供基础数据。因而下一步的工作计划即为探讨相同气候背景下，不同树种的稳定同位素对环境信息的表征能力研究。