평형 냉동에 의한 물동위원소의 레일리분별

• 영문명: Rayleigh Fractionation of Stable Water Isotopes during Equilibrium Freezing
• 발행기관: 대한자원환경지질학회
• 저자명: 이정훈(Jeonghoon Lee) 정혜정(Hyejung Jung) 니암게렐 얄랄트(Yalalt Nyamgerel)
• 간행물 정보: 『자원환경지질』54권 1호, 61~67쪽, 전체 7쪽
• 주제분류: 자연과학 > 지질학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2021.02.28

국문 초록

고체상의 눈 또는 얼음의 안정동위원소 값은 과거의 기후를 복원하고 동위원소 수문분리의 단성분으로 기여율을 계산하는 데에 사용되어 왔다. 융해와 냉동이 일어나면서 눈 또는 얼음과 액체상의 물 사이의 동위원소 분별작용이 일어나는데, 융해는 상대적으로 현장, 실험 및 모델연구를 통해 연구결과가 제시되어 있지만, 냉동에 대해서는 알려진 것이 많지 않다. 본 논평에서는 평형 냉동이 발생할 때 물의 두 안정동위원소인 산소, 수소의 선형관계 및 레일리분별과정을 통해 냉동에 의한 동위원소 분별과정을 고찰하였다. 해양에서 증발한 수증기에 의해 응축된 눈은 기울기 8을 가지는 지구천수선을 따라 움직이지만, 냉동 및 융해가 발생하게 되면 기울기 19.5/3.1∼6.3을 가지는 선형관계를 나타내게 된다. 평형냉동 동안 레일리분별과정에 의해 액체상인물은 열린 계와 닫힌계에서 같은 동위원소변동을 보여 주었다. 눈 또는 얼음이 제거되는 열린 계에서는 남아있는 물의 안정동위원소와 분별계수만큼의 차이를 가지면서 높은 값을 나타내었다. 닫힌 계에서는 초기 액체상의 물의 동위원소 값으로 눈 또는 얼음은수렴하였다. 냉동에의한눈또는얼음의동위원소변동과정은고기후연구및수문분리의정확도를증가시킬것으로기대된다.

영문 초록

Isotopic compositions of snow or ice have been used to reconstruct paleoclimate and to calculate contribution to streamwater using isotopic hydrograph separation as an end member. During freezing and melting of snow or ice, isotopic fractionation occurs between snow or ice and liquid water. Isotopic evolution during melting process has been studied by field, melting experiments and modeling works, but that during freezing has not been well studied. In this review, isotopic fractionation during equilibrium freezing is discussed using the linear relationship between two stable water isotopes (oxygen and hydrogen) and the Rayleigh fractionation. Snow, evaporated from nearby ocean and condensated, follows the Global Meteoric Water Line (slope of 8), but the melting and freezing of snow affect the linear relationship (slope of 19.5/3.1~6.3). The isotopic evolution of liquid water by freezing observed in the open system during Rayleigh fractionation is also seen in the closed system. The isotopic evolution of snow or ice in the open system where the snow or ice is continuously removed becomes more enriched than the residual liquid water by the fractionation factor. The isotopic evolution of snow or ice in the closed system eventually equals the original isotopic compositions of liquid water. It is expected the understanding of isotopic evolution of snow or ice by freezing to increase the accuracy of the paleoclimate studies and hydrograph separation.

목차

1. 서 론

2. 산소-수소 안정동위원소 선형관계

3. 레일리분별(Rayleigh Fractionation)

4. 요 약

사 사

References

키워드

냉동 융해 물안정동위원소 지구천수선 레일리 식 freezing melting stable water isotopes Global Meteoric Water Line Rayleigh equation