Geothermal.uzГеотермальная энергия в Узбекистане

Главная / Исследования

Статья в журналеОткрытый доступ

Атмосферные осадки в горах Центральной Азии: изотопный состав и источники влаги

Precipitation in the mountains of Central Asia: isotopic composition and source regions

Z. Saidaliyeva, M. Shahgedanova, V. Yapiyev, A. J. Wade, F. Akbarov, M. Esenaman uulu, O. Kalashnikova, V. Kapitsa, N. Kasatkin, I. Rakhimov, R. Satylkanov, D. Sayakbaev, E. Semakova, I. Severskiy, M. Petrov, G. Umirzakov, R. Usubaliev

Открыть PDF5,7 МБ Цитировать

https://doi.org/10.5194/acp-24-12203-2024

Ключевые данные

  • 915 проб осадков с девяти пунктов за 2019–2021 годы; 272 из них — из бассейна Чирчика (Ойгаинг — 196, Пскем — 30, Ташкент — 46).
  • δ¹⁸O в бассейне Чирчика: в среднем −8,2‰, от −32,4‰ до 4,3‰; в снеге в среднем −15,4‰, в дожде — −4,0‰.
  • Среднее δ¹⁸O в бассейне Чирчика — −2,3‰ в мае–октябре и −10,8‰ в ноябре–апреле.
  • Локальные линии метеорных вод: δD = 7,56 δ¹⁸O + 8,65 для всего региона (R² = 0,96); δD = 7,66 δ¹⁸O + 7,65 для бассейна Чирчика (R² = 0,96, 272 пробы).
  • При росте температуры воздуха на 1 °C δ¹⁸O увеличивается на 0,62‰ по региону в целом, на 0,74‰ в Ойгаинге и на 0,32‰ в Ташкенте.
  • Повторно испарившаяся влага с орошаемых земель и изучаемых водосборов дает 29–71% осадков в зависимости от пункта и сезона.

Аннотация

Over 900 event-based precipitation samples were collected in 2019–2021 in the Tien Shan and its foothills and analysed using cavity ring-down spectroscopy. δD and δ¹⁸O values were highest in summer and lowest in winter, and annual cycles of deuterium excess (d-excess) varied between sites, reflecting local conditions. The δ¹⁸O and δD values increased from north to south in all seasons except autumn, and latitude was a statistically significant predictor of δ¹⁸O and δD in the overall data set, along with elevation in winter and elevation and longitude in autumn. Elevation was a significant predictor of d-excess in all seasons, and local air temperature was a more important control over δ¹⁸O and δD than precipitation depth. Local meteoric water lines were derived using seven regression methods applied to non-weighted and weighted precipitation. Non-weighted ordinary least squares regression and reduced major axis regression methods are recommended overall, except for summer when the precipitation-weighted least squares regression should be used, particularly in the south. Atmospheric back-trajectory and mixing-model analyses were applied in combination to identify air mass source regions and their relative contribution to precipitation. Recycled moisture from irrigated land in the Amu Darya and Syr Darya basins and from the study catchments accounted for 29 %–71 % of precipitation, depending on the site and season. In the Chon Kyzyl-Suu catchment, local re-evaporation from Issyk-Kul accounted for up to 85 % of precipitation. These findings highlight the importance of moisture from terrestrial sources, especially irrigated land, for the formation of precipitation in the Tien Shan.

Англоязычная аннотация взята с сайта журнала. Авторская аннотация воспроизводится на условиях лицензии CC BY 4.0. Аннотация дана на английском языке.

Простыми словами

В 2019–2021 годах на девяти пунктах в Тянь-Шане, Памиро-Алае и их предгорьях в Казахстане, Кыргызстане, Узбекистане и Таджикистане отобрали 915 проб атмосферных осадков — почти все сразу после отдельных дождей или снегопадов. В пробах измерили стабильные изотопы кислорода и водорода (δ¹⁸O и δD). Три пункта находятся в бассейне Чирчика в Узбекистане: Ойгаинг (1 490 м), Пскем (1 255 м) и Ташкент (486 м). До этого исследования в глобальной базе GNIP было лишь семь изотопных измерений осадков из Узбекистана, все из Ташкента.

Изотопные отношения максимальны летом и минимальны зимой и растут с севера на юг. Температура воздуха влияет на них сильнее, чем количество осадков. Для всего региона локальная линия метеорных вод имеет вид δD = 7,56 δ¹⁸O + 8,65 и проходит ниже глобальной (δD = 8 δ¹⁸O + 10). Для бассейна Чирчика она равна δD = 7,66 δ¹⁸O + 7,65. Наклон линии больше зимой и весной и минимален летом, когда слабый дождь частично испаряется при падении. Авторы рекомендуют в большинстве случаев обычный метод наименьших квадратов или регрессию по приведенной главной оси, а летом, особенно на юге, — регрессию, взвешенную по количеству осадков.

Обратные траектории воздушных масс в сочетании с моделью смешения показывают, что влага, повторно испарившаяся с орошаемых земель бассейнов Амударьи и Сырдарьи и с самих изучаемых водосборов, дает 29–71% осадков в зависимости от пункта и сезона. В Ойгаинге зимой, весной и осенью 68,8–70,6% осадков формировалось из местной влаги, а летом 73,1% приносили западные воздушные массы. В Ташкенте проб было мало, и летние значения не соответствовали высоким температурам. Авторы допускают, что причина — вода, повторно испарившаяся с орошаемых земель, но для подтверждения нужно больше проб.

Рисунки (2)

Карта рельефа Тянь-Шаня и Памиро-Алая с пунктами отбора проб в Узбекистане, Кыргызстане, Казахстане и Таджикистане; ниже — график месячной температуры и диаграмма месячных осадков
Рис. 1. (a) Район исследования и пункты отбора проб; (b) среднемесячная температура и (c) среднемесячное количество осадков за 1980–2015 годы. Источник: Z. Saidaliyeva et al. (2024), CC BY 4.0.
Три диаграммы рассеяния δD и δ18O с глобальной и локальной линиями метеорных вод и четыре панели с наклонами и свободными членами линий по водосборам, сезонам и типам осадков
Рис. 4. Соотношение δD и δ¹⁸O: (a) отдельные пробы осадков по водосборам, (b) среднемесячные и сезонные значения, (c) типы осадков; (d, e) наклон и свободный член локальных линий метеорных вод по водосборам и сезонам и по типам осадков. Источник: Z. Saidaliyeva et al. (2024), CC BY 4.0.

Как цитировать

Z. Saidaliyeva, M. Shahgedanova, V. Yapiyev, A. J. Wade, F. Akbarov, M. Esenaman uulu, O. Kalashnikova, V. Kapitsa, N. Kasatkin, I. Rakhimov, R. Satylkanov, D. Sayakbaev, E. Semakova, I. Severskiy, M. Petrov, G. Umirzakov and R. Usubaliev (2024). Precipitation in the mountains of Central Asia: isotopic composition and source regions. Atmospheric Chemistry and Physics, 24(21), 12203–12224. https://doi.org/10.5194/acp-24-12203-2024