Использование характеристик изотопного состава воды для оценки вклада зимних и летних атмосферных осадков в сток Верхней Оби в период открытого русла
- Authors: Папина Т.С.1, Эйрих А.Н.1, Эйрих С.С.1
-
Affiliations:
- Институт водных и экологических проблем СО РАН
- Issue: Vol 51, No 4 (2024)
- Pages: 445-455
- Section: ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ И РЕЖИМ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
- URL: https://journals.rcsi.science/0321-0596/article/view/272008
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0321059624040062
- EDN: https://elibrary.ru/APOCST
- ID: 272008
Cite item
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

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
- Автоматизированная информационная система государственного мониторинга водных объектов (АИС ГМВО) [Электронный ресурс] https://gmvo.skniivh.ru/
- 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.
- Архив погоды в Алтайском крае. [Электронный ресурс]. https://rp5.ru/Архив_ погоды_ в_ Алтайском_ крае
- Бородаев Б.В., Булатов В.И., Ведухина В.Г. и др. Барнаул. Научно-справочный атлас. Новосибирск: Инжгеодезия, 2006. С. 100.
- 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.
- Вода России. Речные бассейны / Под ред. А.М. Черняева. М., 2002. 572 с.
- 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.
- 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
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
- Харламова Н.Ф. Климат и сезонная ритмика природы Барнаула. Барнаул: АлтГУ, 2013. 132 с.
- 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
- Швецов А.Я., Горлов Э.А. Природные условия Барнаула. 2020. 178 с.
- Энциклопедия по машиностроению XXL [Электронный ресурс]. https://mash-xxl.info/page/020002005146222220186085022149189162081227171243/
- 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)
- 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
- 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.
- Craig H. Isotopic variations in meteoric waters // Sci. 1961. V. 133. P.1702–1703.
- 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
- Dansgaard W. Stable isotopes in precipitation // Tellus. 1964. V. 16. P. 436–468.
- 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
- 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
- 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.
- 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.
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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.
- 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
- 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
- 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.
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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.
- 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.
- 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
- 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
