青藏高原内陆湖泊的湖水稳定同位素平衡及其水文气候意义

Lake level of the Tibetan Plateau is an indicator of the global change. Many lake levels increased in recent years due to global warming, which causes large areas of quality grassland submerged and serious damage to local agriculture and animal husbandry. Therefore, it is necessary to study the water balance of the Tibetan lakes and its response to climate change. Yet present studies on the Tibetan lake water balance are very scarce and of single lakes. This project selects the representive lakes of the north-south region from Lake Nam Co to Lakes Kekexili-Jingyuhu, for stable water isotope studies of lake water balance. Taking the advantages of the available observation network in the region by the Institute of the Tibetan Plateau Research, Chinese Academy of Sciences, the project is designed to perform a series of hydrological and meteorological observations on the selected lakes, and to sample and analyse the δ18O and δD values of different waters of the lakes. Water balance and its relationships between the components of the lakes are then calculated based on the stable isotopic model of lake water balance. The calculated results will reveal the characteristics, regional differences and their hydro-climatic significance of the water balance of the lakes in the large-scale study region. Using mutiple-source data and in situ measurements of lake water balance for verification, the project will largely enhance the precision of the water balance calculations. The project also dedicates to the improvement of the stable isotopic model for suitable applications of the Tibetan lakes, and to the hydro-climatic studies on the regional sacle. Results are important for further studies on the water cycle of the whole Tibetan Plateau, and for the reconstructions of the environmental history.

青藏高原湖泊水位是全球变化的指针。近年来，由于全球气候变暖，导致不少湖泊水位上涨，淹没了湖边的优质草场，影响到青藏高原的自然环境和农牧业生产。因此，迫切需要研究青藏高原湖泊的水量平衡及其对气候的响应。目前青藏高原湖泊的水量平衡研究很少，而且是单个湖泊的研究。本项目选取青藏高原核心区纳木错至可可西里湖—鲸鱼湖南北地带的代表性湖泊作为研究对象，以中科院青藏所的野外台站为依托，对各湖泊进行水文气象观测，对各类水体取样并分析其δ18O、δD，然后根据湖泊稳定同位素模型和水量平衡的基本原理，计算出湖泊水量平衡的数量关系，揭示大范围的湖泊水量平衡特征、地域差异及其水文气候意义。项目利用多源数据与实测验证，提高湖泊水量平衡的计算精度；并致力于适合青藏高原应用的模型改进和区域性水文气象过程研究。研究结果为进一步深入研究整个青藏高原水循环过程和环境历史重建等奠定基础。

本项目选取青藏高原核心区纳木错等代表性湖泊作为研究对象，以中科院青藏所的野外台站为依托，对典型湖泊进行水文气象观测和水体取样分析，然后根据水量平衡原理和湖泊稳定同位素模型，估算出湖泊水量平衡的数量关系，揭示湖泊水量平衡特征、地域差异及其水文气候意义。项目利用多源数据与实测验证，以提高湖泊水量平衡的估算精度。但在研究过程中，我们发现用于湖泊水量平衡计算的湖泊水位遥感数据和冰川面积数据（用于计算入湖融水量）存在着很大的误差，只有先评估这些误差，才能实现有意义的湖泊稳定同位素水文过程及模拟研究。因此，我们对研究内容进行了调整，增加了湖泊水位遥感和实测数据的对比研究以及不同冰川编目数据综合质量评价。.湖泊水位对比研究得出了2005-2019年西藏纳木错湖水位逐日变化的曲线，这是青藏高原内流区首个湖泊水位长时间变化序列，对遥感数据和水文模拟结果的校验具有重要价值。研究显示，与日历年年平均湖水位相比，水文年的年平均湖水位更适合用来确定湖水位的年际变化。由于5月份湖水位比较稳定，在资料短缺的情况下估算湖水位年际变化时，比较各年之间5月份的湖水位是合适的。总体上，遥感结果与现地湖泊水位观测结果较为一致，但也存在一些很大的偏差。.第三极地区（即高亚洲或青藏高原及其周边地区）目前有多套冰川编目产品，但这些产品的覆盖范围、遥感数据的获取时间和处理方法等均有差异，质量参差不齐，冰川面积相差很大（在遥感数据一景185平方千米的范围内可达29.8%）。因此，需要对这些数据进行评价，为冰川编目应用提供最优选择。本研究对8套冰川编目进行了综合质量评价。基于冰川面积不确定性来源，筛选出8个评价因子，并对因子进行分级，然后利用层次分析法获取各因素的权重，最后得出各评价单元的评价值并确定其数据综合质量评价等级。结果表明，覆盖范围较小的4个冰川编目的综合质量总体上高于覆盖范围较大的另4个冰川编目的质量。青藏高原内部区域的冰川编目的综合质量高于外围地区的。通过融合8套产品的最优评价单元，生产出了一套覆盖整个第三极地区的质量最优的冰川编目新产品。最后建立了第三极地区冰川编目综合质量评价信息数据库，供不同目的的利用者选取区域综合质量最优产品或单个评价因子的相关数据。