Original page: http://wateriso.utah.edu/waterisotopes/pages/information/background.html 

Vakaa isotoopit vedyn ja hapen on pitkä käyttöhistoria hydrologiassa ja paleoklimatologia. Kaksi stabiilia vedyn (¹H ja ²H) ja kolme hapen (¹⁶O, ¹⁷O ja ¹⁸O) esiintyy luonnossa vesillä ja biologisten ja geologisten materiaalien. Näiden, ¹H, ²H, ¹⁶O ja ¹⁸O on runsaasti ja niitä voidaan helposti mitata massaspektrometrialla.

Yksinkertainen sääntö koskee eristämistä vesi isotooppien useimmissa Hydrologisten prosessien: raskas isotooppeja esiintyy edullisesti nestemäisessä (tai kiinteä) vaiheet ja valon isotooppien kaasufaasissa. Tämä jakaminen joukkoon vaiheita on juuri useimmissa sovelluksissa, joissa vesi isotooppeja, koska se johtaa evoluutiosta veden isotooppikoostumuksen ilmastollisten ilmamassojen koska ne liikkuvat pinnan poikki maan saada ja menettää kosteutta. Tärkein esimerkki tästä prosessista liittyy asteittain kuivaaminen ilman massa, joka on tullut kyllästetty vedellä yli valtamerten ja sitten liikkuu maata. Koska ilmamassa menettää raskas isotoopit (²H ja ¹⁸O) nopeammin kuin valo isotoopit, raskaan isotoopin tislataan ilmamassa. Näin ollen suhde raskaan valolle isotooppien sadannan ilmasta massa pienenee ajan myötä enemmän ja enemmän vettä menetetään saostuminen.

Edellä kuvattujen isotooppien ajalliset ositukset johtavat myös isotooppien voimakkaaseen, ennustettavuuteen, spatiaaliseen jakamiseen maisemien poikki. Näiden kuvien juuressa on edellä kuvattu tislausmenetelmä ja meteorologia. Olemme havainneet, miten veden isotooppisuhteet muuttuvat ilmamassojen liikkuessa maan pinnan yli ja ymmärtääksemme, kuinka tämä tuottaa tilamalleja, meidän on vain otettava huomioon, että ilmastoprosessit ohjaavat ilmamassojen liikkumista enemmän tai vähemmän ennustettavissa olevalla tavalla. Veden isotooppisuhteiden saostuminen tyypillisesti vähenee näillä kiertovaiheilla, mikä tuottaa geospatiaalisia kaltevuuksia maan pinnalle toimitetun veden isotooppisuhteeseen. Näiden spatiaalisten vesi-isotooppien gradienttien kulmakerroin riippuu viime kädessä siitä, kuinka paljon vettä kadotetaan, kun ilmamassat kulkevat reiteillä, jotka liittyvät moniin klimatologisiin tekijöihin, mutta lopulta laskeutuu siihen, kuinka nopeasti ilmaa jäähdytetään ja/tai nostetaan polkua pitkin.

Tämä käsite koskee yksittäisiä ilmamassoja, mutta sitä voidaan myös tarkastella sellaisten keskimääräisten ilmastomallien tasolla, jotka kuvaavat maapallon eri alueille kausittaista tai vuotuista keskimääräistä kosteusliikennettä. Esimerkiksi Minnesotan osavaltio saa kosteutta eri lähteistä ympäri vuoden, mukaan lukien suhteellisen pienen osuuden Pohjois-Tyynenmeren ja Hudson Bayn talviurheilun myrskyistä sekä suuremmasta osuudesta kesällä myrskyistä, jotka tuottavat kosteutta Meksikonlahdelta. Odotettaisiin sitten, että Minnesotassa laskettavan veden keskimääräinen isotooppisuhde heijastaisi tätä kosteuslähteiden tasapainoa ja niihin liittyvää tislaustoimintaa näille kiertoreiteille. Hyvin yleisellä tasolla nämä mallit ovat pysyviä vuosien tai vuosikymmenien ajan, mutta heikommassa määrin heillä on vaihtelevuus vuosittain (esimerkiksi vuosittaiset muutokset jet-virran keskimääräisessä Yhdysvallat ja Kanada tai ENSO sykleihin liittyvien talvimyrskyjen voimakkuus Kaliforniassa). Näin ollen saostusveden isotooppisuhteiden pitkän aikavälin keskimääräinen paikkasidonnaisen jakautumisen pitäisi heijastaa alueen keskimääräistä ilmastoa, ja lyhyemmät keskiarvot voivat kuljettaa tietoa ilmastollisista kuvioista lyhyemmillä aikavakioilla.

Piilevän potentiaalin soveltamisesta vakaan veden Isotooppisuhteiden useilla tieteenaloilla, Maailman ilmatieteellisen järjestön ja Kansainvälisen atomienergiajärjestön perustettiin Globaali verkosto Isotoopit Sateen (GNIP) 1960-luvun alussa. Tämä maailmanlaajuinen sademetsäasemien verkosto jatkuu ja jatkuu edelleen. Se on kerännyt vakaata vettä isotooppitietoja kuukausittaisella resoluutiolla lähes 400 asemalla, mikä tarjoaa uskomatonta resurssia saostusveden isotooppisuhteiden tutkimiseen ajallisissa, ilmastollisissa ja geospatiaalisissa yhteyksissä. Suuri tietokanta isotooppisuhteiden mittauksista, jotka on koottu osana tätä ohjelmaa, luo pohjan tämän sivuston työstä, ja olemme velkaa niille, jotka ovat koordinoineet ja edistäneet GNIP-työtä. GNP-tietojen käsittely geospatiaalisessa kontekstissa tuo kuitenkin ainutlaatuisen joukon ongelmia. Ensisijaisena näiden joukossa GNIP-mittaukset jakautuvat hyvin epätasaisesti ajassa ja avaruudessa. Esimerkiksi tietojoukko sisältää erittäin hyvää maantieteellistä kattavuutta Kiinasta, mutta melkein mikään kiinalaisista asemista ei toiminut ennen 1980-lukua. Tämä on ristiriidassa sellaisten alueiden kanssa, kuten Yhdysvalloissa ja Afrikassa, missä tiedonkeruu alkoi paljon aikaisemmin, mutta monet valvonta-asemat olivat lakanneet olemasta kiinalaisten asemien verkossa. Tämä tilallinen ja ajallinen epätasaisuus on huolestuttavaa, kun verrataan eri alueilta saatuja tietoja ja eri paikoissa tällä sivustolla kuvataan yrityksiä, jotka olemme tehneet minimoimaan näytteenottovälineiden vaikutukset analyyseihimme.

Isopyyhkäisee: Ymmärtäminen liikkuvuus, kuvio, ja prosessi maapallolla kautta Isotooppi Kartoitus

(toim. West, Bowen, Dawson ja Tu, Springer)

All material copyright 2003-2017 by Gabriel Bowen | Supported by CHPC at the University of Utah