Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Stable Water Isotopes in Glaciology and Paleogeography
Содержание
- 1. Stable Water Isotopes in Glaciology and Paleogeography
- 2. Stable isotopes – main source of paleoclimatic information
- 3. Application of stable isotopes:Science:Paleoclimatology ice cores marine
- 4. Isotopes (ισος — “equal”, “same” and τόπος
- 5. 1H: 1p, 0 n;
- 6. Slightly different physical properties: saturation vapor pressure diffusion coefficientsIsotopes of hydrogen and oxygen
- 7. Behaviour of isotopes during evaporation of water
- 8. Behaviour of isotopes during evaporation of waterFirst portion of water vapor is enriched in light isotopes
- 9. Behaviour of isotopes during evaporation of waterSystem
- 10. Behaviour of isotopes during evaporation of waterFractionation
- 11. Isotopic fractionation takes place in any phase transition:vapor – watervapor – icewater – ice
- 12. Equilibrium fractionation coefficients for vapour-water and vapour-ice
- 13. океанконтинентледник0 ‰-10 ‰-10 ‰-30 ‰-20 ‰-60 ‰-50 ‰Distillation of heavy isotopes from air mass
- 14. океанконтинентледник0 ‰-10 ‰-10 ‰-30 ‰-20 ‰-60 ‰-50
- 15. Isotopic content of precipitation is a function of temperature!Willi DansgaardDansgaard, 1964
- 16. Isotopic content of precipitation is a function of temperature!Latitudinal effectAltitudinal effectSeasonal effect
- 17. dD versus d18O: Global Meteoric Water LineCraig, 1961
- 18. dD versus d18O: Global Meteoric Water LineWhy
- 19. dD versus d18O: Global Meteoric Water LineFor high temperatures:Slope is 8
- 20. dD versus d18O: Global Meteoric Water LineFor
- 21. Deuterium excessWhy free member of the GMWL
- 22. Deuterium excess
- 23. Deuterium excess as a characteristic of moisture source conditionsLandais et al., 2009
- 24. …well, it’s not that simple actuallyIn the
- 25. Oxygen-17 versus oxygen-18 In logarithmic scale it is perfectly linear!Landais et al., 2009
- 26. Oxygen-17 versus oxygen-18 17O-excess = [ln(d17O/1000+1) – 0,528 ln(d18O/1000+1)] × 106Landais et al., 2009
- 27. 17O-excess
- 28. 17O-excess does not depend on moisture source temperature!Landais et al., 2009
- 29. VostokDome C17O-excess is a proxy of air humidity over ocean (?)Landais et al., 2008
- 30. 17O-excess is changing during kinetic fractionation in ice cloudsLandais et al., 2012
- 31. Factors controlling dxs and 17O-excess
- 32. Use of stable water isotopes in Paleoclimatology
- 33. Deep ice drilling projects in Antarctica and Greenland3769 m
- 34. Transforming vertical profile of ice core isotopic
- 35. Isotope-temperature calibration1. Independent data on the temperature in the past (e.g., borehole thermometry)
- 36. Isotope-temperature calibration2. Present-day geographical relationship between stable isotopic composition of snow and mean annual air temperature
- 37. Isotope-temperature calibration3. Regression between temporal variability of
- 38. Isotope-temperature calibrationPetit et al., 1999
- 39. Sources of uncertainties in the isotope-temperature method:
- 40. Sources of uncertainties in the isotope-temperature method:Temperature changes in the moisture source
- 41. Sources of uncertainties in the isotope-temperature method:Precipitation
- 42. Sources of uncertainties in the isotope-temperature method:Precipitation
- 43. Sources of uncertainties in the isotope-temperature method:Post-depositional
- 44. Sources of uncertainties in the isotope-temperature method:Other
- 45. Climate of late Pleistocene based on stable isotopic composition of ice coresJouzel et al., 2007
- 46. Climate of late Pleistocene based on stable isotopic composition of ice cores and marine sediments
- 47. Стабильные изотопы воды в гидрологии
- 48. Стабильные изотопы воды в гидрологииdDd18Oатмосферные осадки
- 49. Стабильные изотопы воды в гидрологииdDd18OЛедник и речка
- 50. Стабильные изотопы воды в гидрологииdDd18Oречка с атмосферным
- 51. Стабильные изотопы воды в гидрологииdDd18Oречка со смешанным
- 52. Стабильные изотопы воды в гидрологииdDd18Oозеро изотопное смещение
- 53. Стабильные изотопы воды в гидрологииdDd18Oречка с подземным
- 54. Стабильные изотопы воды в гидрологииdDd18Oитоговый изотопный состав
- 55. Изучение изотопного состава природных вод в районе
- 56. Изучение изотопного состава природных вод в районе
- 57. Изучение изотопного состава природных вод в районе
- 58. Изучение изотопного состава природных вод в районе
- 59. Изучение изотопного состава природных вод в районе
- 60. Изучение изотопного состава природных вод в районе
- 61. Methods of laboratory analysis of the stable water isotopes: Isotope-Ratio Mass-Spectrometry
- 62. 05 тыс. л.н.теплохолодно13C, 18O в озерных осадках13C,
- 63. Methods of laboratory analysis of the stable water isotopes: Laser Spectroscopy
- 64. Thank you!E-mail to:ekaykin@aari.ru
- 65. Слайд 65
- 66. Слайд 66
- 67. Слайд 67
- 68. Слайд 68
- 69. Слайд 69
- 70. a(17) = a(18)0.529
- 71. Слайд 71
- 72. Слайд 72
- 73. Скачать презентанцию
Stable isotopes – main source of paleoclimatic information
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Stable Water Isotopes in Glaciology and Paleogeography
Alexey Ekaykin
Arctic and
Antarctic Research Institute
Слайд 3Application of stable isotopes:
Science:
Paleoclimatology
ice cores
marine sediments
corals
speleothems
(cave deposits)
dendrochronology
…
Hydrology
Glaciology
etc.
(but not only in science)
Слайд 4Isotopes (ισος — “equal”, “same” and τόπος — “place”) –
elements that occupy the same cell in the Periodic table
of elementsFrederick Soddy
Слайд 51H: 1p, 0 n; m = 1,
z = 1
2H (D): 1p, 1n; m = 2, z
= 116O: 8 p, 8 n; m = 16, z = 8
17O: 8 p, 9 n; m = 17, z = 8
18O: 8 p, 10 n; m = 18, z = 8
In sea water (SMOW):
R [1H218O] = 2005 ppm
R [HD16O] = 312 ppm
dD: from +10 to -500 ‰
d18O: from +5 to -60 ‰
Isotopes of hydrogen and oxygen
Слайд 6Slightly different physical properties:
saturation vapor pressure
diffusion coefficients
Isotopes of
hydrogen and oxygen
Слайд 8Behaviour of isotopes during evaporation of water
First portion of water
vapor is enriched in light isotopes
Слайд 9Behaviour of isotopes during evaporation of water
System comes to equilibrium:
water
vapor is saturated
Saturation vapor pressure is less for heavy molecules
than for light moleculesConcentration of heavy isotopes in vapor is less than in water
Слайд 10Behaviour of isotopes during evaporation of water
Fractionation coefficient:
a = Rwater
/ Rvapor
a = 1,1 … 1,3 for dD
a = 1,01
… 1,03 for d18O 
Слайд 11Isotopic fractionation takes place in any phase transition:
vapor – water
vapor
– ice
water – ice
Слайд 13океан
континент
ледник
0 ‰
-10 ‰
-10 ‰
-30 ‰
-20 ‰
-60 ‰
-50 ‰
Distillation of heavy
isotopes from air mass
Слайд 14океан
континент
ледник
0 ‰
-10 ‰
-10 ‰
-30 ‰
-20 ‰
-60 ‰
-50 ‰
Distillation of heavy
isotopes from air mass
To squeeze water out from the air
mass, we need to cool it:So isotopic content of precipitation is a function of temperature drop between moisture source and condensation!
Слайд 15Isotopic content of precipitation is a function of temperature!
Willi Dansgaard
Dansgaard,
1964
Слайд 16Isotopic content of precipitation is a function of temperature!
Latitudinal effect
Altitudinal
effect
Seasonal effect
Слайд 18dD versus d18O: Global Meteoric Water Line
Why the slope between
deuterium and oxygen-18 is 8?
Ratio between isotopic composition of vapor
and water:Rwater = a Rvapor
Let’s write it in “d” notation:
The slope between dD and d18O is:
Слайд 20dD versus d18O: Global Meteoric Water Line
For low temperatures:
≈ 13
≈
0,6
Slope is 8
The meteoric water line is actually not perfectly
linear
Слайд 21Deuterium excess
Why free member of the GMWL is not zero?!
Well,
because of kinetic fractionation during the evaporation from sea water
Let’s
introduce “deuterium excess”:dxs = dD – 8 d18O
dxs is changing during kinetic fractionation (evaporation)
and is “constant” during equilibrium fractionation (condensation)
Слайд 24…well, it’s not that simple actually
In the region of low
temperatures the dD/d18O slope is < 8
dxs is increasing
Salamatin
et al., 2004
Слайд 26Oxygen-17 versus oxygen-18
17O-excess = [ln(d17O/1000+1) – 0,528 ln(d18O/1000+1)] ×
106
Landais et al., 2009
![Oxygen-17 versus oxygen-18 17O-excess = [ln(d17O/1000+1) – 0,528 ln(d18O/1000+1)] × 106Landais et al., 2009](/img/tmb/3/276837/a399d5597e9894e015988fdb11001efe-800x.jpg "Stable Water Isotopes in Glaciology and Paleogeography Oxygen-17 versus oxygen-18 17O-excess = [ln(d17O/1000+1) – 0,528 ln(d18O/1000+1)] × 106Landais et al., 2009")
Слайд 34Transforming vertical profile of ice core isotopic composition into time-series
of air temperature
Dating (depth time)
Isotope-temperature calibration
Слайд 35Isotope-temperature calibration
1. Independent data on the temperature in the past
(e.g., borehole thermometry)
Слайд 36Isotope-temperature calibration
2. Present-day geographical relationship between stable isotopic composition of
snow and mean annual air temperature
Слайд 37Isotope-temperature calibration
3. Regression between temporal variability of snow isotopic composition
and instrumentally obtained air temperature
(only for the past few thousand
years)
Слайд 40Sources of uncertainties in the isotope-temperature method:
Temperature changes in the
moisture source
Слайд 41Sources of uncertainties in the isotope-temperature method:
Precipitation intermittency and seasonality
Snow
and ice deposits only record the isotopic composition of the
days when precipitation occurred!This may cause biases
(Days with precipitations are usually warmer than days without)
Слайд 42Sources of uncertainties in the isotope-temperature method:
Precipitation intermittency and seasonality
Seasonality:
Mean
annual isotopic composition is biased towards wetter season
Changing seasonality of
precipitation may cause to wrong interpretation of ice cores data
Слайд 43Sources of uncertainties in the isotope-temperature method:
Post-depositional processes
Isotopic composition of
precipitation may change in the snow thickness after deposition due
to mass- and isotopic exchange with atmosphereAs a result, the snow isotopic content shifts towards heavier values
and the amplitude of the isotopic variability decreases
Слайд 44Sources of uncertainties in the isotope-temperature method:
Other factors
Relationship between near-surface
air temperature and condensation temperature
Non-climatic changes of temperature in the
past (altitude of glacier)Snow removal by wind
“Stratigraphic noise”
Слайд 45Climate of late Pleistocene based on stable isotopic composition of
ice cores
Jouzel et al., 2007
Слайд 46Climate of late Pleistocene based on stable isotopic composition of
ice cores and marine sediments
Слайд 49Стабильные изотопы воды в гидрологии
dD
d18O
Ледник и речка с ледниковым питанием
изотопный состав льда также может зависеть от его возраста
снег
и лёд могут иметь разный изотопный состав
Слайд 50Стабильные изотопы воды в гидрологии
dD
d18O
речка с атмосферным питанием
изотопный состав
воды в реке зависит от сезона года и от времени
оборота воды
Слайд 51Стабильные изотопы воды в гидрологии
dD
d18O
речка со смешанным питанием
анализ изотопного
состава легко позволяет оценить относительный вклад различных притоков
Слайд 52Стабильные изотопы воды в гидрологии
dD
d18O
озеро
изотопное смещение будет зависеть от
интенсивности испарения (=f(tº, R)) и от времени оборота воды в
озереподобное смещение также м.б. обусловлено влиянием грунтовых вод (см. дальше)
Слайд 53Стабильные изотопы воды в гидрологии
dD
d18O
речка с подземным питанием
изотопный состав
подземных вод зависит от химического состава пород, от термодинамических условий
и от времени оборота воды
Слайд 54Стабильные изотопы воды в гидрологии
dD
d18O
итоговый изотопный состав – функция баланса
массы разных компонент
изотопный метод прекрасно дополняет (иногда – заменяет)
другие методы гидрологических исследований
Слайд 55Изучение изотопного состава природных вод в районе Грёнфьорд: Первые результаты
Выводы:
1)
Относительно плохая корреляция с температурой!
2) Корреляция хуже в теплый сезон
(малая изменчивость температуры) и лучше в холодный сезон
Слайд 56Изучение изотопного состава природных вод в районе Грёнфьорд: Первые результаты
Выводы:
1)
Относительно плохая корреляция с температурой!
2) Корреляция хуже в теплый сезон
(малая изменчивость температуры) и лучше в холодный сезон3) Для некоторых станций корреляция отсутствует даже для средних месячных значений
Слайд 57Изучение изотопного состава природных вод в районе Грёнфьорд: Первые результаты
Выводы:
1)
Изотопный состав ледников и рек с ледниковым питанием близок к
среднему составу осадков2) Весь лёд – «современный»
3) Озера и мелкие ручьи испытывают сильное влияние испарения и/или грунтовых вод
Альдегонда
Слайд 58Изучение изотопного состава природных вод в районе Грёнфьорд: Первые результаты
Выводы:
1)
Различный изотопный состав талой воды в зонах аккумуляции и абляции
2)
Погребенный лёд имеет ледниковое происхождение3) Озера испытывают сильное влияние испарения и/или грунтовых вод
Восточный и Западный Гренфьорд
Слайд 59Изучение изотопного состава природных вод в районе Грёнфьорд: Первые результаты
Выводы:
1)
Существенная межгодовая изменчивость
2) Неполное перемешивание (поверхностной) воды
3) Существенное влияние грунтовых
водОзеро Конгресс
Слайд 60Изучение изотопного состава природных вод в районе Грёнфьорд: Первые результаты
Выводы:
1)
Верхняя часть сложена современными осадками
2) Нижняя часть, возможно, сложена осадками,
сформировавшимися в более холодную эпохубулгунях
Слайд 61Methods of laboratory analysis of the stable water isotopes: Isotope-Ratio
Mass-Spectrometry
Слайд 620
5 тыс. л.н.
тепло
холодно
13C, 18O в озерных осадках
13C, 18O в морских
осадках
13C, 18O, 15N в органике
O2/N2, CH4, 18Oatm
по материалам С.Р. Веркулича
Bassinot
et al., 1994Lipenkov et al., in press
по Вартанян, 2007
Methods of laboratory analysis of the stable water isotopes: Isotope-Ratio Mass-Spectrometry
