Глобальная линия метеорной воды - Global meteoric water line

Глобальная линия метеорной воды. Данные представляют собой глобальные среднегодовые значения содержания кислорода-18 и дейтерия в осадках, мониторинг которых осуществляется на станциях сети МАГАТЭ, распределенных по всему миру (n = 420).[1].

В Глобальная линия метеорных вод (GMWL) описывает глобальную среднегодовую взаимосвязь между водород и кислород изотоп (Кислород-18 и Дейтерий ) отношения в натуральном метеорные воды. GMWL был впервые разработан в 1961 г. Хармон Крейг, и впоследствии широко использовался для отслеживания водных масс в окружающей среде. геохимия и гидрогеология.

Развитие и определение GMWL

При работе над глобальным среднегодовым изотопным составом Кислород-18 и Дейтерий (2ЧАС) в метеорная вода, геохимик Хармон Крейг наблюдали корреляцию между этими двумя изотопами. Уравнение для GMWL было разработано и определено Хармон Крейг:[2]

Где δ18О и δ2H (также известный как δD) - это отношение тяжелых изотопов к легким (например, 18O /16О, 2ЧАС/1ЧАС).

Отношения δ18О и δ2H в метеорной воде вызвано массовым фракционированием кислород и водород изотопов между испарением из морской воды океана и конденсацией из пара.[3] Поскольку изотопы кислорода (18O и 16O) и изотопы водорода (2Рука 1H) имеют разные массы, они по-разному ведут себя в процессах испарения и конденсации и, таким образом, приводят к фракционированию между 18O и 16O а также 2Рука 1H. Равновесное фракционирование приводит к изотопному соотношению δ18О и δ2H варьируется в зависимости от населенного пункта в пределах области. На процессы фракционирования может влиять ряд факторов, включая: температура, широта, континентальность, а главное, влажность,[3][4].

Местная линия метеорных вод в Чанша, Китай, 1990 г. Данные представляют собой ежемесячные значения содержания кислорода-18 и дейтерия по осадкам, отслеживаемым на местной станции (n = 12)[5].

Приложения

Крейг заметил, что δ18О и δ2Изотопный состав холодной метеорной воды из морского льда в Арктике и Антарктиде гораздо более отрицательный, чем в теплой метеорной воде из тропика.[2] Корреляция между температура (T) и δ18О был предложен позже[6] в 1970-е гг. Затем такая корреляция применяется для изучения изменения температуры поверхности во времени.[7] В δ18О состав в древней метеорной воде, сохранившейся в ледяных кернах, также может быть собран и применен для реконструкции палеоклимат.[8][9]

Границу метеорной воды можно рассчитать для данной области, называемой местной. метеорная вода линия (LMWL), и используется в качестве базовой линии в этой области. Местная линия метеорной воды может отличаться от глобальной линии метеорной воды наклоном и пересечением. Такой наклон и пересечение в значительной степени являются результатом влажности. В 1964 году концепция избытка дейтерия d (d =δ2H - 8δ18О )[3] было предложено. Позже был установлен параметр избытка дейтерия в зависимости от влажности, поэтому изотопный состав местной метеорной воды можно применять для отслеживания локальной относительной влажности.[10] изучают местный климат и используются в качестве индикатора изменения климата.[6]

В гидрогеологии δ18О и δ2Состав H в грунтовых водах часто используется для изучения происхождения грунтовых вод.[11] и подпитка подземных вод.[12]

Недавно было показано, что даже с учетом стандартного отклонения, связанного с инструментальными ошибками и естественной изменчивостью взвешенных по количеству осадков, LMWL, рассчитанный с помощью EIV (ошибка в переменной регрессии)[13] Метод не имеет различий по наклону по сравнению с классическим OLSR (обычной регрессией наименьших квадратов) или другими методами регрессии.[14] Однако для определенных целей, таких как оценка сдвигов от линии геотермальных вод, было бы более подходящим вычислить так называемый «интервал прогноза» или «крылья ошибки», связанные с LMWL.[13]

Смотрите также

Изотопное фракционирование

Метеорная вода

Круговорот воды

Рекомендации

  1. ^ МАГАТЭ. «Глобальная сеть изотопов в осадках. База данных GNIP».
  2. ^ а б Крейг, Х. (1961). «Изотопные вариации метеорных вод». Наука. 133 (3465): 1702–1703. Дои:10.1126 / science.133.3465.1702. ISSN  0036-8075. PMID  17814749.
  3. ^ а б c Кларк, Ян (2013). Экологические изотопы в гидрогеологии. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN  9781482242911. OCLC  1027763963.
  4. ^ Кендалл, Кэрол; Коплен, Тайлер Б. (2001). «Распределение кислорода-18 и дейтерия в речных водах США». Гидрологические процессы. 15 (7): 1363–1393. Дои:10.1002 / hyp.217. ISSN  0885-6087.
  5. ^ МАГАТЭ (2019). «Глобальная сеть изотопов в осадках. База данных GNIP».
  6. ^ а б Мерливат, Лилиан; Жузель, Жан (1979). «Глобальная климатическая интерпретация отношения дейтерия-кислорода 18 для осадков». Журнал геофизических исследований. 84 (C8): 5029. Дои:10.1029 / jc084ic08p05029. ISSN  0148-0227.
  7. ^ Фрике, Генри С .; О'Нил, Джеймс Р. (1999). «Корреляция между отношениями 18O / 16O метеорной воды и температуры поверхности: ее использование в исследовании изменения климата Земли в течение геологического времени». Письма по науке о Земле и планетах. 170 (3): 181–196. Дои:10.1016 / S0012-821X (99) 00105-3. ISSN  0012-821X.
  8. ^ Johnsen, Sigfús J .; Clausen, Henrik B .; Дансгаард, Вилли; Gundestrup, Niels S .; Hammer, Claus U .; Андерсен, Уффе; Андерсен, Катрин К .; Hvidberg, Christine S .; Даль-Йенсен, Дорте; Steffensen, Jørgen P .; Сёдзи, Хитоши (1997). «Рекорд δ18O вдоль глубокого ледяного керна Гренландского ледового керна и проблема возможной климатической нестабильности Eemian». Журнал геофизических исследований: океаны. 102 (C12): 26397–26410. Дои:10.1029 / 97jc00167. ISSN  0148-0227.
  9. ^ Гат, Дж. Р. (1996). «Изотопы кислорода и водорода в гидрологическом круговороте». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах. 24 (1): 225–262. Дои:10.1146 / annurev.earth.24.1.225. ISSN  0084-6597.
  10. ^ Voelker, Steven L .; Брукс, Дж. Рене; Meinzer, Frederick C .; Роден, Джон; Паздур, Анна; Павельчик, Славомира; Хартсо, Питер; Снайдер, Кейрит; Плавцова, Ленка; Шантручек, Иржи (2014). «Восстановление относительной влажности из растительных δ18O и δD как отклонения дейтерия от глобальной линии метеорной воды». Экологические приложения. 24 (5): 960–975. Дои:10.1890/13-0988.1. ISSN  1939-5582.
  11. ^ Acheampong, S. Y .; Гесс, Дж. У. (2000). «Происхождение системы неглубоких подземных вод в южном Вольтовском осадочном бассейне Ганы: изотопный подход». Журнал гидрологии. 233 (1): 37–53. Дои:10.1016 / S0022-1694 (00) 00221-3. ISSN  0022-1694.
  12. ^ Чен, Цзяньшэн; Лю, Сяоянь; Ван, Чиюэнь; Рао, Венбо; Тан, Хунбинь; Донг, Хайчжоу; Сунь, Сяосюй; Ван, Йонгсен; Су, Чжиго (2011). «Изотопные ограничения происхождения подземных вод в бассейне Ордос на севере Китая». Экологические науки о Земле. 66 (2): 505–517. Дои:10.1007 / s12665-011-1259-6. ISSN  1866-6280.
  13. ^ а б Боскетти, Тициано; Сифуэнтес, Хосе; Якумин, Паола; Селмо, Энрикомария (2019). «Местная линия метеорных вод на севере Чили (18 ° ю.ш. - 30 ° ю.ш.): применение регрессии ошибок в переменных к соотношению стабильных изотопов кислорода и водорода в осадках». Вода. 11. Дои:10.3390 / w11040791.
  14. ^ Кроуфорд, Джагода; Хьюз, Кэтрин Е .; Ликудис, Спирос (27 ноября 2014 г.). «Альтернативные методы наименьших квадратов для определения линии метеорной воды, продемонстрированные с использованием данных GNIP». Журнал гидрологии. 519: 2331–2340. Дои:10.1016 / j.jhydrol.2014.10.033. ISSN  0022-1694.