研究内容：

• 选择湘江流域作为研究区（图1），基于长时间河水和降水及气象要素的观测工作，识别河水稳定同位素变化的影响因素，评估极端干旱和降水事件的影响，解析河水稳定同位素季节性的环境意义，并验证长沙站点观测在湘江流域的代表性。

数据来源与研究方法：

• 在2010年1月至2022年12月的13个完整水文年中，对湘江河水进行了5天为间隔和逐日降水的样品采集和稳定同位素测定工作，并对长沙站点的水文气象要素进行了观测，利用简单线性和多元线性回归分析了水文气象要素与河水稳定同位素的相关性，并利用大气水稳定同位素平衡模式（iAWBM）模拟和评估了气温、蒸发量、降水量和降水稳定同位素等要素的空间分布以及与长沙站点观测的相关关系。

研究结论：

• 研究发现了湘江流域河水δ²H（δ²H_R）表现出较强的季节性，最高和最低的δ²H_R分别出现在春季汛期和夏季干旱期，与降水δ²H的季节变化基本一致。δ²H_R与水文气象要素的相关性较弱，原因可能与降水稳定同位素的季节性以及流域内各种水体间的混合有关，但连续两次河水采样间的径流量（ΔR）和δ²H_R（Δδ²H_R）的变化对期间累积降水量、蒸发量和径流变化量有显著的响应，这些结果显示Δδ²H_R可以作为反映当地水文气象要素的代用指标。2013年和2022年出现了较为严重的夏季和秋季干旱，同时2011年和2017年在主汛期出现了极端降水事件，这些极端事件对河流径流量和δ²H_R产生了显著影响。然而，最高的δ²H_R值主要受较为富集的春季降水输入的影响，而最低的δ²H_R值出现在流域湿润度条件较差且有稳定同位素值较低的夏季降水输入的条件下。iAWBM模型的空间分析结果表明，长沙站点与周边地区的降水稳定同位素以及气温、蒸发和降水量等气象要素的相关性较高，支持了长沙站点观测在湘江流域的代表性。

学术贡献：

• 本研究发现Δδ²H_R比δ²H_R更能反映当地环境的影响，但各水文气象因素对河水同位素的影响较为复杂，且河水稳定同位素在不同径流阶段可能表现出“降水量效应”和“反降水量效应”，因此解析河水稳定同位素信号时应慎重。以上结果和认识为水稳定同位素在古气候重建和同位素水文模型中的应用有重要意义。

Figure 1. Map showing the location of the Hunan Province, China and the Changsha site.

相关研究发表于期刊及卷期：

• Hydrology and Earth System Sciences，2023年174期

供稿人：肖雄

审核人：杨文 饶志国