Глобальная линия метеорной воды

Глобальная линия метеорных вод (GMWL) описывает глобальное среднегодовое соотношение между соотношениями изотопов водорода и кислорода ( кислорода-18 и дейтерия ) в природных метеорных водах . GMWL был впервые разработан в 1961 году Хармоном Крейгом и впоследствии широко использовался для отслеживания водных масс в экологической геохимии и гидрогеологии .

Разработка и определение GMWL

При работе над глобальным среднегодовым изотопным составом кислорода-18 и дейтерия ( ²H) в метеорной воде геохимик Хармон Крейг наблюдал корреляцию между этими двумя изотопами и впоследствии разработал и определил уравнение для GMWL: ^[2]

\delta {\ce {D}}=8.0\cdot \delta ^{18}{\ce {O}}+10\ {}^{0\!}\!/\!_{00}

Где δ ¹⁸О и δ ²H (также известный как δ D) — это соотношение тяжелых и легких изотопов (например, ¹⁸Т/ ¹⁶Ой , ²ЧАС/ ¹ЧАС).

Связь δ ¹⁸О и δ ²H в метеорной воде вызван массовым фракционированием изотопов кислорода и водорода между испарением из морской воды океана и конденсацией пара. ^[3] В качестве изотопов кислорода ( ¹⁸О и ¹⁶O) и изотопы водорода ( ²Рука ¹З) имеют разную массу, по-разному ведут себя в процессах испарения и конденсации, что приводит к фракционированию между ¹⁸О и ¹⁶О, а также ²Рука ¹H. Равновесное фракционирование приводит к изменению изотопных соотношений δ ¹⁸О и δ ²H может варьироваться в зависимости от населенного пункта в пределах области. На процессы фракционирования может влиять ряд факторов, включая: температуру , широту , континентальность и, самое главное, влажность . ^[3]^[4]

Приложения

Крейг заметил, что δ ¹⁸О и δ ²Изотопный состав Н холодных метеорных вод морских льдов Арктики и Антарктиды гораздо более отрицательный, чем у теплых метеорных вод тропиков. ^[2] Корреляция между температурой (T) и δ ¹⁸О было предложено позже ^[6] в 1970-е годы. Такая корреляция затем применяется для изучения изменения температуры поверхности с течением времени. ^[7] δ ¹⁸Состав O в древней метеорной воде, сохранившийся в ледяных кернах, также можно собирать и применять для реконструкции палеоклимата . ^[8]^[9]

Линию метеорной воды можно рассчитать для заданной области, называемой локальной линией метеорной воды (LMWL), и использовать в качестве базовой линии в этой области. Локальная линия метеорной воды может отличаться от глобальной линии метеорной воды наклоном и пересечением. Такой отклоненный наклон и пересечение во многом являются результатом влажности. В 1964 г. появилась концепция избытка дейтерия d (d= δ ²Н - 8 δ ¹⁸ТЕМ) ^[3] было предложено. Позже был установлен параметр избытка дейтерия в зависимости от влажности, поэтому изотопный состав местной метеорной воды можно применять для отслеживания местной относительной влажности. ^[10] изучают местный климат и используются в качестве индикатора изменения климата. ^[6]

В гидрогеологии δ ¹⁸О и δ ²Состав H в подземных водах часто используется для изучения происхождения подземных вод. ^[11] и пополнение подземных вод . ^[12]

Недавно было показано, что даже принимая во внимание стандартное отклонение, связанное с инструментальными ошибками и естественной изменчивостью взвешенных по сумме осадков, LMWL, рассчитанный с помощью EIV (ошибка в переменной регрессии), ^[13] Метод не имеет различий по наклону по сравнению с классическим OLSR (обычная регрессия наименьших квадратов) или другими методами регрессии. ^[14] Однако для определенных целей, таких как оценка смещений от линии геотермальных вод, было бы более целесообразным рассчитывать так называемый «интервал прогноза» или «крылья ошибки», связанные с LMWL. ^[13]

См. также

Ссылки

^ МАГАТЭ. «Глобальная сеть изотопов в осадках. База данных GNIP» .
^ Jump up to: ^а ^б Крейг, Х. (1961). «Изотопные вариации в метеорных водах». Наука . 133 (3465): 1702–1703. Бибкод : 1961Sci...133.1702C . дои : 10.1126/science.133.3465.1702 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 17814749 . S2CID 34373069 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Кларк, Ян (2013). Экологические изотопы в гидрогеологии . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 9781482242911 . OCLC 1027763963 .
^ Кендалл, Кэрол ; Коплен, Тайлер Б. (2001). «Распределение кислорода-18 и дейтерия в речных водах США». Гидрологические процессы . 15 (7): 1363–1393. Бибкод : 2001HyPr...15.1363K . дои : 10.1002/hyp.217 . ISSN 0885-6087 . S2CID 27744095 .
^ МАГАТЭ (2019). «Глобальная сеть изотопов в осадках. База данных GNIP» .
^ Jump up to: ^а ^б Мерливат, Лилиан; Жузель, Жан (1979). «Глобальная климатическая интерпретация соотношения дейтерий-кислород 18 для осадков». Журнал геофизических исследований . 84 (C8): 5029. Бибкод : 1979JGR....84.5029M . дои : 10.1029/jc084ic08p05029 . ISSN 0148-0227 .
^ Фрике, Генри К.; О'Нил, Джеймс Р. (1999). «Корреляция между соотношениями 18O/16O метеорной воды и температурой поверхности: ее использование в исследовании изменения земного климата в течение геологического времени». Письма о Земле и планетологии . 170 (3): 181–196. Бибкод : 1999E&PSL.170..181F . дои : 10.1016/S0012-821X(99)00105-3 . ISSN 0012-821X .
^ Йонсен, Сигфус Дж.; Клаузен, Хенрик Б.; Дансгаард, Вилли; Гундеструп, Нильс С.; Хаммер, Клаус У.; Андерсен, Уффе; Андерсен, Катрин К.; Хвидберг, Кристина С.; Даль-Йенсен, Дорте; Стеффенсен, Йорген П.; Сёдзи, Хитоши (1997). «Запись δ18O в глубоком ледяном керне проекта Greenland Ice Core Project и проблема возможной эмийской климатической нестабильности» . Журнал геофизических исследований: Океаны . 102 (С12): 26397–26410. Бибкод : 1997JGR...10226397J . дои : 10.1029/97jc00167 . ISSN 0148-0227 .
^ Гат, младший (1996). «Изотопы кислорода и водорода в гидрологическом круговороте». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 24 (1): 225–262. Бибкод : 1996AREPS..24..225G . дои : 10.1146/annurev.earth.24.1.225 . ISSN 0084-6597 .
^ Фолкер, Стивен Л.; Брукс, Дж. Рене; Мейнцер, Фредерик К.; Роден, Джон; Паздур, Анна; Павельчик, Славомира; Хартсоу, Питер; Снайдер, Кирит; Плавцова, Ленка; Шантручек, Иржи (2014). «Восстановление относительной влажности по заводским δ18O и δD как отклонениям дейтерия от глобальной метеорной линии воды». Экологические приложения . 24 (5): 960–975. Бибкод : 2014EcoAp..24..960В . дои : 10.1890/13-0988.1 . ISSN 1939-5582 . ПМИД 25154090 .
^ Ачиампонг, Ю.Ю.; Хесс, JW (2000). «Происхождение системы неглубоких подземных вод в южном Вольтайском осадочном бассейне Ганы: изотопный подход». Журнал гидрологии . 233 (1): 37–53. Бибкод : 2000JHyd..233...37A . дои : 10.1016/S0022-1694(00)00221-3 . ISSN 0022-1694 .
^ Чен, Цзяньшэн; Лю, Сяоянь; Ван, Чиюэнь; Рао, Венбо; Тан, Хунбин; Донг, Хайчжоу; Сунь, Сяосюй; Ван, Юнсен; 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 . S2CID 128698674 .
^ Jump up to: ^а ^б Боскетти, Тициано; Сифуэнтес, Хосе; Якумин, Паола; Сельмо, Энрикомария (2019). «Местная линия метеорных вод на севере Чили (18–30 ° ю.ш.): применение регрессии с ошибками в переменных к соотношению стабильных изотопов кислорода и водорода в осадках» . Вода . 11 (4): 791. дои : 10.3390/w11040791 .
^ Кроуфорд, Ягода; Хьюз, Кэтрин Э.; Ликудис, Спирос (27 ноября 2014 г.). «Альтернативные методы наименьших квадратов для определения метеорной линии воды, продемонстрированные с использованием данных GNIP» . Журнал гидрологии . 519 : 2331–2340. Бибкод : 2014JHyd..519.2331C . дои : 10.1016/j.jгидрол.2014.10.033 . ISSN 0022-1694 .

[1] МАГАТЭ. «Глобальная сеть изотопов в осадках. База данных GNIP» .

[:0-2] Jump up to: ^а ^б Крейг, Х. (1961). «Изотопные вариации в метеорных водах». Наука . 133 (3465): 1702–1703. Бибкод : 1961Sci...133.1702C . дои : 10.1126/science.133.3465.1702 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 17814749 . S2CID 34373069 .

[:1-3] Jump up to: ^а ^б ^с 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. Бибкод : 2001HyPr...15.1363K . дои : 10.1002/hyp.217 . ISSN 0885-6087 . S2CID 27744095 .

[5] МАГАТЭ (2019). «Глобальная сеть изотопов в осадках. База данных GNIP» .

[:2-6] Jump up to: ^а ^б Мерливат, Лилиан; Жузель, Жан (1979). «Глобальная климатическая интерпретация соотношения дейтерий-кислород 18 для осадков». Журнал геофизических исследований . 84 (C8): 5029. Бибкод : 1979JGR....84.5029M . дои : 10.1029/jc084ic08p05029 . ISSN 0148-0227 .

[7] Фрике, Генри К.; О'Нил, Джеймс Р. (1999). «Корреляция между соотношениями 18O/16O метеорной воды и температурой поверхности: ее использование в исследовании изменения земного климата в течение геологического времени». Письма о Земле и планетологии . 170 (3): 181–196. Бибкод : 1999E&PSL.170..181F . дои : 10.1016/S0012-821X(99)00105-3 . ISSN 0012-821X .

[8] Йонсен, Сигфус Дж.; Клаузен, Хенрик Б.; Дансгаард, Вилли; Гундеструп, Нильс С.; Хаммер, Клаус У.; Андерсен, Уффе; Андерсен, Катрин К.; Хвидберг, Кристина С.; Даль-Йенсен, Дорте; Стеффенсен, Йорген П.; Сёдзи, Хитоши (1997). «Запись δ18O в глубоком ледяном керне проекта Greenland Ice Core Project и проблема возможной эмийской климатической нестабильности» . Журнал геофизических исследований: Океаны . 102 (С12): 26397–26410. Бибкод : 1997JGR...10226397J . дои : 10.1029/97jc00167 . ISSN 0148-0227 .

[9] Гат, младший (1996). «Изотопы кислорода и водорода в гидрологическом круговороте». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 24 (1): 225–262. Бибкод : 1996AREPS..24..225G . дои : 10.1146/annurev.earth.24.1.225 . ISSN 0084-6597 .

[10] Фолкер, Стивен Л.; Брукс, Дж. Рене; Мейнцер, Фредерик К.; Роден, Джон; Паздур, Анна; Павельчик, Славомира; Хартсоу, Питер; Снайдер, Кирит; Плавцова, Ленка; Шантручек, Иржи (2014). «Восстановление относительной влажности по заводским δ18O и δD как отклонениям дейтерия от глобальной метеорной линии воды». Экологические приложения . 24 (5): 960–975. Бибкод : 2014EcoAp..24..960В . дои : 10.1890/13-0988.1 . ISSN 1939-5582 . ПМИД 25154090 .

[11] Ачиампонг, Ю.Ю.; Хесс, JW (2000). «Происхождение системы неглубоких подземных вод в южном Вольтайском осадочном бассейне Ганы: изотопный подход». Журнал гидрологии . 233 (1): 37–53. Бибкод : 2000JHyd..233...37A . дои : 10.1016/S0022-1694(00)00221-3 . ISSN 0022-1694 .

[12] Чен, Цзяньшэн; Лю, Сяоянь; Ван, Чиюэнь; Рао, Венбо; Тан, Хунбин; Донг, Хайчжоу; Сунь, Сяосюй; Ван, Юнсен; 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 . S2CID 128698674 .

[:3-13] Jump up to: ^а ^б Боскетти, Тициано; Сифуэнтес, Хосе; Якумин, Паола; Сельмо, Энрикомария (2019). «Местная линия метеорных вод на севере Чили (18–30 ° ю.ш.): применение регрессии с ошибками в переменных к соотношению стабильных изотопов кислорода и водорода в осадках» . Вода . 11 (4): 791. дои : 10.3390/w11040791 .

[14] Кроуфорд, Ягода; Хьюз, Кэтрин Э.; Ликудис, Спирос (27 ноября 2014 г.). «Альтернативные методы наименьших квадратов для определения метеорной линии воды, продемонстрированные с использованием данных GNIP» . Журнал гидрологии . 519 : 2331–2340. Бибкод : 2014JHyd..519.2331C . дои : 10.1016/j.jгидрол.2014.10.033 . ISSN 0022-1694 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]