土壤水分δ～（18）O变化对城市热岛的指示研究

论文摘要

本文通过分析北京城区近10年来的热岛状况和测定热岛、冷岛地区的不同层次（10cm、50cm、100cm）的土壤水分同位素δ18O的数值，来反映高密度人口活动和高强度生产活动下，对土壤水分δ18O变化的影响，从而通过测定土壤水分δ18O的浓度来间接的反映城市化的活动和进程状况。取得的主要结果有：1．近10多年来北京秋冬季热岛效应日益显著，北京秋冬季城市热岛的范围已扩大到近郊，水平分布由“单中心”转变为“多中心”。北京秋冬季城市热岛的强度逐年增强。1996～2006年的11年间，城区四个点月份平均温差上升了1.0℃多，最大变幅官园站达2.0℃。近10多年来北京地区秋冬季出现热岛和强热岛的天数激增。平均天数都在15天以上。北京热岛强度的增温率是自然因素（郊区）增温率的8倍，而它与城市发展指数的相关系数都达到极显著水平，这说明城市人类活动能影响城市温度。2．不同地区土壤温度和水分含量不同造成土壤水分δ18O变化不同，随着深度的加深，土壤不同深度水分δ18O值大小的变化规律为：50cm＜100cm＜10cm。土壤水分δ18O季节变化规律为：10cm处热岛7月份为土壤水分δ18O最高值，8月份略低于7月份，9-12月份逐月降低，降幅增大。冷岛区以7月份为最大值，而后逐月下降，下降程度大于热岛区。50cm处热岛区呈现季节上升趋势，11月份为最大，上升趋势缓慢。100cm处，变化趋于平缓，季节变化不明显。3．在多个人为干扰因子的联合作用下，土壤水分同位素变化主要影响因素有：土壤含水量、土壤温度、大气温度、土壤压实度。其中影响最大的因素为土壤温度，其次为土壤压实度和土壤含水量。4．通过测定，表层土壤（10cm）水分同位素δ18O与反应人类活动的指标：土壤温度、大气温度、土壤含水量、土壤压实度有着最密切的关系。所以可以通过δ18O变化来反应热岛，既而反映人类活动的状况，δ18O是一个具体指标，相比宏观研究热岛方法更准确，更具体。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1. 文献综述
• 1.1 高密度人口和高强度城市活动下，生态环境存在的问题
• 1.1.1 高密度人口活动
• 1.1.2 高强度的城市化活动
• 1.2 城市热岛的时空分布特征，产生原因及生态效应
• 1.2.1 时间分布
• 1.2.2 水平分布
• 1.2.3 城市热岛产生的原因
• 1.2.3.1 人为热量释放
• 1.2.3.2 城市下垫面的性质和结构及热岛监测方法比较
• 1.2.4 城市热岛的生态环境效应
• 1.2.4.1 城市土壤理化特性
• 1.2.4.2 城市水文特征
• 1.3 城市结构变化对土壤中成分变化的影响
• 18O研究进展'>1.4 水分同位素δ¹⁸O研究进展
• 1.4.1 氧的不同形态
• 18O的主要应用领域'>1.4.2 δ¹⁸O的主要应用领域
• 18O的变化情况'>1.4.3 降水中δ¹⁸O的变化情况
• 18O的分布'>1.4.4 全球及我国δ¹⁸O的分布
• 18O的季节差异'>1.4.5 δ¹⁸O的季节差异
• 18O的因素'>1.4.6 影响δ¹⁸O的因素
• 18O与气温的相关关系'>1.4.6.1 δ¹⁸O与气温的相关关系
• 18O与降水量的相关关系'>1.4.6.2 δ¹⁸O与降水量的相关关系
• 18O与水汽压之间的相关关系'>1.4.6.3 δ¹⁸O与水汽压之间的相关关系
• 1.5 本研究的目的和意义
• 2. 研究思路和主要内容
• 2.1 研究思路
• 2.2 技术路线
• 2.3 研究内容
• 3. 北京近10年的秋冬季热岛变化研究
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 材料收集
• 3.2.2 材料的整理
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 计算方式
• 3.3.2 北京近10年秋冬季节热岛强度变化
• 3.3.3 城市热岛年际变化
• 3.3.3.1 北京秋冬季节出现热岛天数的年际变化
• 3.3.4 北京市近十年来人口与建筑变化和热岛变化的关系
• 3.3.4.1 北京近十年来人口数和建筑面积变化情况
• 3.3.4.2 人口和建筑的增长对热岛变化的影响
• 3.4 讨论
• 3.4.1 热岛效应及产生的原因
• 3.5 小结
• 18O季节变化情况'>4. 北京城区和郊区土壤水分同位素δ¹⁸O季节变化情况
• 4.1 前言
• 4.2 材料和方法
• 4.2.1 稳定同位素采样点地区
• 4.2.2 采集时间和测定方法
• 4.3 结果与分析
• 4.4 讨论
• 4.5 小结
• 18O的相关分析'>5. 人为作用影响因子与水分同位素δ¹⁸O的相关分析
• 5.1 前言
• 5.2 结果与分析
• 18O月变化的关系'>5.2.1 不同深度土壤水分和土壤水分δ¹⁸O月变化的关系
• 18O的影响'>5.2.2 大气温度月份变化对土壤表层（10cm）水分δ¹⁸O的影响
• 18O变化的影响'>5.2.3 土壤表层温度（10cm）对土壤水分δ¹⁸O变化的影响
• 18O变化的影响'>5.2.4 土壤表层压实度（10cm）对土壤水分同位素δ¹⁸O变化的影响
• 18O的变化和人为活动因子的统计分析'>5.2.5 同位素δ¹⁸O的变化和人为活动因子的统计分析
• 5.3 讨论
• 5.4 结论
• 6. 主要结论及展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 存在的不足
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢