发布时间：2026-09-03

文章标题：| WRR |王嘉川/西交大李强团队利用树轮δ18O记录精准揭示人为建设水库对河流径流变化的扰动

内容：

近日，西安交通大学全球环境变化研究院/人居环境与建筑工程学院李强教授团队联合中国科学院地球环境研究所、中国科学院地质与地球物理研究所和瑞典哥德堡大学的研究人员，基于中国东北地区最南缘的大马群山（白河上游区域）油松树轮δ¹⁸O记录，深入探讨了影响树轮δ¹⁸O分馏的主要气候因子，解决了“温度效应”与“降水量效应”在该地区的争论（图1）。同时，研究揭示了树轮δ¹⁸O在记录河流水量变化方面的独特优势（图2），并明确了影响该区域水汽环流的关键大尺度气候因素（图3）。本研究为树轮δ¹⁸O在水文和气候变化研究中的应用提供了新的证据，拓展了树轮δ¹⁸O研究的应用领域，也为未来水资源管理和气候变化研究提供了重要的参考。

研究结果表明：

1. 通过树轮δ¹⁸O记录与气象站气候变量的相关分析，发现2-3月的最低温度是影响树轮δ¹⁸O分馏的主要气候变量。结合Iso-GSM模型模拟的降水氧同位素（δ¹⁸O_p）数据与气象站测得的δ¹⁸O_p指标，研究进一步阐明，“温度效应”是控制研究区δ¹⁸O_p分馏的关键因素。

2. 通过对白河上游树轮δ¹⁸O记录与中游密云水库出水口径流量变化的动态联系分析，发现1976-1985年与1997-2002年间，树轮δ¹⁸O与出水流量呈现异常的正相关。结合密云水库建设的历史背景，研究表明，两个时间段人为活动频繁，是导致异常正相关的主要原因。这一发现证明了树轮δ¹⁸O在精确记录水汽变化方面的强大能力。

3. 基于树轮δ¹⁸O的时空耦合相关性分析表明，研究区的水汽环流主要受ENSO、PDO及NAO等大尺度环流的调控。

图1 采样点、气候数据及树轮δ¹⁸O序列综合分析图。(a)采样点在东亚的分布位置；(b)采样点、白河、密云水库和北京都市区的地理位置；(c) LZG树轮δ¹⁸O序列；(d) LZG树轮δ¹⁸O与CRU TS 4.08数据2 -3月的平均最低温度的空间相关性；(e)丰宁气象站气候数据；(f)LZG树轮δ¹⁸O与器测气象数据的相关性。

图2 LZG树轮δ¹⁸O与密云水库出水径流量的动态关系。(a) LZG树轮δ¹⁸O与密云水库出水径流量之间的相关性分析；(b)白河径流量的月度分布；(c)密云水库年出水径流量与密云水库流域面积的对比分析；(d) LZG树轮δ¹⁸O与密云水库8月出水径流量的标准化时间序列对比分析；(e) LZG树轮δ¹⁸O与密云水库8月出水径流量的滑动相关性分析；(f) LZG树轮δ¹⁸O和密云水库8月出水径流量的低通滤波序列比较。

 

图3 LZG树轮δ¹⁸O的大尺度空间指示及其与周围区域δ¹⁸O的关系。(a) LZG树轮δ¹⁸O与NCDC v5 ERSST重建之间的空间相关性；(b) LZG树轮δ¹⁸O与周围地区树轮和石笋δ¹⁸O序列的比较；(c) LZG树轮δ¹⁸O与Nino 3.4、PDO和NAO指数序列比较。

相关研究成果以题为《Reservoir Perturbation to Natural River in Beijing, China, as Recorded by Tree-Ring δ¹⁸O》发表于国际水资源科学领域的前沿期刊《Water Resources Research》（中科院二区TOP）。博士生王嘉川为论文第一作者，李强教授为通讯作者。研究得到国家自然科学基金项目(42173080, 42488201, 32061123008, and 41991251)、STEP项目（2019QZKK0101）、中国科学院战略性先导科技专项（XDA 23070202 , XDB40010300）和西安交通大学青年拔尖人才项目的共同资助。

原文链接：https://doi.org/10.1029/2025WR041592