Globalna linia wody meteorytowej
Globalna linia wody meteorytowej (GMWL) opisuje globalną średnią roczną zależność między stosunkami izotopów wodoru i tlenu ( tlenu-18 i deuteru ) w naturalnych wodach meteorytowych . GMWL został po raz pierwszy opracowany w 1961 roku przez Harmona Craiga , a następnie był szeroko stosowany do śledzenia mas wody w geochemii środowiskowej i hydrogeologii .
Rozwój i definicja GMWL
Pracując nad globalnym średnim rocznym składem izotopowym tlenu-18 i deuteru ( 2H ) w wodzie meteorytowej , geochemik Harmon Craig zaobserwował korelację między tymi dwoma izotopami. Równanie GMWL zostało następnie opracowane i zdefiniowane przez Harmona Craiga :
Gdzie δ 18 O i δ 2 H (znane również jako δ D) oznaczają stosunek izotopów ciężkich do lekkich (np. 18 O/ 16 O , 2 H/ 1 H).
Zależność δ 18 O i δ 2 H w wodzie meteorytowej jest spowodowana zależnym od masy frakcjonowaniem izotopów tlenu i wodoru między parowaniem z oceanicznej wody morskiej a kondensacją z pary. Ponieważ izotopy tlenu ( 18 O i 16 O) oraz izotopy wodoru ( 2 H i 1 H) mają różne masy, inaczej zachowują się w procesach parowania i kondensacji, a tym samym powodują frakcjonowanie między 18 O a 16 O, jak również 2 H i 1 H. Frakcjonowanie w stanie równowagi powoduje, że stosunki izotopów δ 18 O i δ 2 H różnią się w zależności od lokalizacji na danym obszarze. Na procesy frakcjonowania może mieć wpływ wiele czynników, w tym: temperatura , szerokość geograficzna , kontynentalność, a przede wszystkim wilgotność .
Aplikacje
Craig zauważył, że skład izotopowy δ 18 O i δ 2 H zimnej wody meteorytowej z lodu morskiego w Arktyce i Antarktydzie jest znacznie bardziej ujemny niż w ciepłej wodzie meteorytowej z tropiku. Korelacja między temperaturą (T) a δ 18 O została zaproponowana później w latach siedemdziesiątych. Taka korelacja jest następnie stosowana do badania zmian temperatury powierzchni w czasie. δ 18 O _ skład starożytnej wody meteorytowej, zachowanej w rdzeniach lodowych, można również zebrać i zastosować do rekonstrukcji paleoklimatu .
Dla danego obszaru można obliczyć linię wody meteorytowej, nazwaną lokalną linią wody meteorytowej (LMWL) i wykorzystać ją jako linię bazową na tym obszarze. Lokalna linia wody meteorytowej może różnić się od globalnej linii wody meteorytowej pod względem nachylenia i punktu przecięcia. Takie odchylenie nachylenia i punktu przecięcia jest w dużej mierze skutkiem wilgoci. zaproponowano pojęcie nadmiaru deuteru d (d= δ 2 H - 8 δ 18 O ). Później ustalono parametr nadmiaru deuteru w funkcji wilgotności, dzięki czemu skład izotopowy w lokalnej wodzie meteorytowej można zastosować do śledzenia lokalnej wilgotności względnej, badania lokalnego klimatu i wykorzystać jako wskaźnik zmian klimatycznych.
W hydrogeologii skład δ 18 O i δ 2 H w wodach podziemnych jest często wykorzystywany do badania pochodzenia wód podziemnych i zasilania wód podziemnych .
Ostatnio wykazano, że nawet biorąc pod uwagę odchylenie standardowe związane z błędami instrumentalnymi i naturalną zmienność opadów ilościowo ważonych, LMWL obliczony metodą EIV (błąd w regresji zmiennej) nie wykazuje różnic nachylenia w stosunku do klasyczny OLSR (zwykła regresja najmniejszych kwadratów) lub inne metody regresji. Jednak dla niektórych celów, takich jak ocena przesunięć od linii wód geotermalnych, bardziej odpowiednie byłoby obliczenie tzw. „przedziału predykcji” lub „skrzydeł błędów” związanych z LMWL.