Использование характеристик изотопного состава воды для оценки вклада зимних и летних атмосферных осадков в сток Верхней Оби в период открытого русла

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

По данным трехлетнего (2020–2022 гг.) исследования стабильных изотопов (2H, 18O) в речной воде и атмосферных осадках холодного и теплого периодов года проведена оценка их вклада в речной сток равнинного участка Верхней Оби. Несмотря на превалирование дождевых осадков над снеговыми (до 2/3 годового количества), показано, что талые снеговые воды вносят существенный вклад в формирование речного стока в течение всего периода открытого русла: от 42 до 61% в зависимости от соотношения количеств снега и дождя, выпадавших в течение года.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Т. С. Папина

Институт водных и экологических проблем СО РАН

Author for correspondence.
Email: papina@iwep.ru
Russian Federation, Барнаул

А. Н. Эйрих

Институт водных и экологических проблем СО РАН

Email: alnik@iwep.ru
Russian Federation, Барнаул

С. С. Эйрих

Институт водных и экологических проблем СО РАН

Email: papina@iwep.ru
Russian Federation, Барнаул

References

  1. Автоматизированная информационная система государственного мониторинга водных объектов (АИС ГМВО) [Электронный ресурс] https://gmvo.skniivh.ru/
  2. Андреева И.В., Ротанова, И.Н., Цымбалей Ю.М. Проектирование водоохранных зон рек с нелинейным руслом (на примере участка реки Оби в черте города Барнаула) // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2012. № 2. С. 4–16.
  3. Архив погоды в Алтайском крае. [Электронный ресурс]. https://rp5.ru/Архив_ погоды_ в_ Алтайском_ крае
  4. Бородаев Б.В., Булатов В.И., Ведухина В.Г. и др. Барнаул. Научно-справочный атлас. Новосибирск: Инжгеодезия, 2006. С. 100.
  5. Васильчук Ю.К., Рец Е.П., Чижова Ю.Н., Токарев И.В., Фролова Н.Л., Буданцева Н.А., Киреева М.Б., Лошакова Н.А. Расчленение гидрографа реки Джанкуат, Центральный Кавказ, с помощью изотопных методов // Вод. ресурсы. 2016. Т. 43. № 6. С. 579–594.
  6. Вода России. Речные бассейны / Под ред. А.М. Черняева. М., 2002. 572 с.
  7. Галахов В.П., Мардасова Е.В., Люцигер Н.В., Самойлова С.Ю. Влияние осеннего промерзания на максимальные уровни бассейна реки Чарыш // Изв. АО РГО. 2018. № 2 (49). С. 54–57.
  8. Гефке И.В., Алешина Н.И. Физико-географическая характеристика бассейна верхней Оби // Международ. журн. гуманитар. естествен. наук. 2019. № 11-2. С. 61–63. https://doi.org/10.24411/2500-1000-2019-11752
  9. Гудков А.В., Токарев И.В., Толстихин И.Н. Формирование и баланс атмосферных осадков, поверхностных и подземных вод южных склонов Хибинского массива (по данным изотопного состава кислорода и водорода) // Вод. ресурсы. 2021. Т. 48. № 1. С. 90–99.
  10. Марусин К.В., Дьяченко А.В., Коломейцев А.А., Вагнер А.А. Современное состояние и история развития русла реки Обь на территории города Барнаула // Изв. АО РГО. 2019. № 4 (55). С. 82–92.
  11. Никольченко Ю.Н., Сухова М.Г. Ветроэнергетический потенциал Алтайского края как составляющая устойчивого развития региона // Вестн. рос. ун-тов. Математика. 2013. Т. 18. № 2. С. 663–667.
  12. Папина Т.С., Эйрих А.Н., Малыгина Н.С., Эйрих С.С., Останин О.В., Яшина Т.В. Микроэлементный и изотопный состав снежного покрова Катунского природного биосферного заповедника (республика Алтай) // Лед и Снег. 2018. Т. 58. № 1. С. 41–55. doi: 10.15356/2076-6734-2018-1-41-55
  13. Харламова Н.Ф. Климат и сезонная ритмика природы Барнаула. Барнаул: АлтГУ, 2013. 132 с.
  14. Чижова Ю.Н., Рец Е.П., Васильчук Ю.К., Токарев И.В., Буданцева Н.А., Киреева М.Б. Два подхода к расчету расчленения гидрографа стока реки с ледниковым питанием с помощью изотопных методов // Лед и Снег. 2016. Т. 56. № 2. С. 161–168. doi: 10.15356/2076-6734-2016-2-161-168
  15. Швецов А.Я., Горлов Э.А. Природные условия Барнаула. 2020. 178 с.
  16. Энциклопедия по машиностроению XXL [Электронный ресурс]. https://mash-xxl.info/page/020002005146222220186085022149189162081227171243/
  17. Buttle J.M., Peters D.L. Inferring hydrological processes in a temperate basin using isotopic and geochemical hydrograph separation: a re-evaluation // Hydrol. Process. 1997. V. 11. P. 557–573. http://dx.doi.org/10.1002/(sici)1099-1085(199705)
  18. Buttle J.M., Sami K. Testing the groundwater ridging hypothesis of streamflow generation during snowmelt in a forested catchment // J. Hydrol. 1992. V. 135. P. 53–72. http://dx.doi.org/10.1016/0022-1694(92)90080-F
  19. Bowen G.J., Cai Z., Fiorella R.P., Putman A.L. Isotopes in the Water Cycle: Regional-to Global-Scale Patterns and Applications // Ann. Rev. Earth Planet. Sci. 2019. V. 47. P. 453–479.
  20. Craig H. Isotopic variations in meteoric waters // Sci. 1961. V. 133. P.1702–1703.
  21. Dahlke H.E., Lyon S.W., Jansson P., Karlin T., Rosqvist G. Isotopic investigation of runoff generation in a glacierized catchment in northern Sweden // Hydrol. Process. 2014. V. 28 (3). P. 1383–1398. http://dx.doi.org/10.1002/hyp.9668
  22. Dansgaard W. Stable isotopes in precipitation // Tellus. 1964. V. 16. P. 436–468.
  23. Engel M., Penna D., Bertoldi G., Dell’Agnese A., Soulsby C., Comiti F. Identifying run-off contributions during melt-induced run-off events in a glacierized alpine catchment // Hydrol. Process. 2016. V. 30. P. 343–364. http://dx.doi.org/10.1002/hyp.10577
  24. Feng M., Zhang W., Zhang S., Sun Z., Li Y., Huan Y., Wang W., Qi P., Zou, Y., Jiang M. The role of snowmelt discharge to runoff of an alpine watershed: Evidence from water stable isotopes // J. Hydrol. 2022. V. 604. P. 127209. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2021.127209
  25. Gat J.R., Mook W.G., Meijer A.J. Environmental isotopes in the hydrological cycle-Principles and applications. UNESCO/IAEA. 2001. V. 2. 113 p.
  26. Gibson J.J., Aggarwal P., Hogan J. et al. Isotope studies in large river basins: a new global research focus // Eos. Trans. AGU. 2002. V. 83. P. 613–617.
  27. He Z., Unger-Shayesteh K., Vorogushyn S. et al. Constraining hydrological model parameters using water isotopic compositions in a glacierized basin, Central Asia // J. Hydrol. 2019. V. 571. P. 332–348
  28. Henderson K., Laube A., Gäggeler H.W., Olivier S., Papina T., Schwikowski M. Temporal variations of accumulation and temperature during the past two centuries from Belukha ice core, Siberian Altai // J. Geophys. Res.: Atmospheres. 2006. V. 111. D03104, doi: 10.1029/2005JD005819
  29. Jeelani G., Kumar U.S., Kumar B. Variation of d18O and dD in precipitation and stream waters across the Kashmir Himalaya (India) to distinguish and estimate the seasonal sources of stream flow // J. Hydrol. 2013. V. 481. P. 157–165. http://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2012.12.035
  30. Jin L., Siegel D.I., Lautz L.K., Lu Z. Identifying streamflow sources during spring snowmelt using water chemistry and isotopic composition in semi-arid mountain streams // J. Hydrol. 2012. V. 470–471. P. 289–301. http://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2012.09.009
  31. Koeniger P., Leibundgut C., Stichler W. Spatial and temporal characterisation of stable isotopes in river water as indicators of groundwater contribution and confirmation of modelling results; a study of the Weser River, Germany // Isot. Environ. Health Stud. 2009. V. 45. P. 289–302.
  32. Liu F., Hunsaker C., Bales R.C. Controls of streamflow generation in small catchments across the snow–rain transition in the Southern Sierra Nevada, California // Hydrol. Process. 2012. V. 27 (6). P. 1959–1972. http://dx.doi.org/10.1002/hyp.9304
  33. Lucianetti G., Penna, D., Mastrorillo L., Mazza R. The Role of Snowmelt on the Spatio-Temporal Variability of Spring Recharge in a Dolomitic Mountain Group, Italian Alps // Water. 2020. V. 12. P. 2256. https://doi.org/10.3390/w12082256
  34. Ogrinc N., Kanduc T., Stichler W., Vreca P. Spatial and seasonal variations in δ18O and δD values in the River Sava in Slovenia // J. Hydrol. 2008. V. 359. P. 303–312.
  35. Papina T., Eirikh A., Noskova T. Factors influencing changes of the initial stable water isotopes composition in the seasonal snowpack of the south of Western Siberia, Russia // Applied Sci. 2022. V. 12. № 2. P. 625. https://doi.org/10.3390/app12020625
  36. Papina T., Eirikh A., Kotovshchikov A., Noskova T. Impact of Snowmelt Conditions on the Isotopic Composition of the Surface Waters of the Upper Ob River during the Flood Period // Water. 2023. V. 15 (11). P. 096. https://doi.org/10.3390/w15112096
  37. Pearce A.J., Stewart M.K., Sklash M.G. Storm runoff generation in humid headwater catchments: 1. Where does the water come from? // Water Resour. Res. 1986. V. 22. P. 1263–1272. http://dx.doi.org/10.1029/WR022i008p01263
  38. Penna D., Mantese N., Hopp L., Dalla Fontana G., Borga M. Spatio-temporal variability of piezometric response on two steep alpine hillslopes // Hydrol. Process. 2015. V. 29. P. 198–211. http://dx.doi.org/10.1002/hyp.10140
  39. Penna D., Meerveld H.J., Zuecco G., Fontana G.D., Borga M. Hydrological response of an Alpine catchment to rainfall and snowmelt events // J. Hydrol. 2016. V. 537 P. 382–397.
  40. Rozanski K., Aragufis-Aragufis L., Gonfiantini R. Isotopic patterns in modem global precipitation. Climate Change in Continental Isotopic Records // Geophys. Monog. Ser. 1993. V. 78. P. 1–36.
  41. Tian L., Yao T., MacClune K., White J.W.C., Schilla A., Vaughn B., Vachon R., Ichiyanagi K. Stable isotopic variations in West China: a consideration of moisture sources // J. Geophys. Res. 2007. V 112. D10112. http://doi.org/10.1029 /2006JD007718
  42. Živković K., Radulović M., Lojen S., Pucarević M. Overview of the Chemical and Isotopic Investigations of the Mareza Springs and the Zeta River in Montenegro // Water. 2020. V. 12.4. P. 957. https://doi.org/10.3390/w12040957

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Map of the location of sampling points in 2020-2022: a - locations of surface water sampling in the Upper Ob section: from Verkh-Obskoye village to Gonba settlement (white circles); b - location of the studied catchment on the map of the Russian Federation

Download (247KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Local meteoric water lines for 2020-2022 (river water, warm and cold period AOs) and GLMWs

Download (146KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».