Вариации значений δ¹⁸O и δ²H атмосферных осадков Москвы в 2017–2019 гг.

С целью выявления особенностей вариаций изотопного состава кислорода и водорода атмосферных осадков в Москве и процессов, определяющих формирование изотопного состава осадков в течение 2017–2019 гг. на метеоплощадке метеорологической обсерватории МГУ, были отобраны пробы всех выпадавших осадков: 2017 г. – 158 проб, 2018 г. – 119 проб, 2019 г. – 143 пробы. Проведенное исследование является продолжением непрерывных измерений изотопного состава осадков, начатых авторами в 2014 г. Изучение изотопного состава осадков метеообсерватории МГУ поддержано МАГАТЭ и стало частью международной базы данных по метеоосадкам (GNIP). Показано, что внутригодовая изменчивость изотопного состава осадков имеет явно выраженную сезонность: наиболее изотопно тяжелые осадки выпадали с мая по август, наиболее изотопно легкие осадки выпадали в декабре – феврале, что, в основном, обусловлено сезонными вариациями температур воздуха. Коэффициент связи среднемесячных значений δ18О осадков и температур воздуха для исследуемого периода варьировал от 0,34 до 0,39‰/°С, что согласуется с ранее полученными данными для осадков Москвы. Соотношение значений δ²Н и δ¹⁸О в осадках близко к соотношению δ²Н–δ¹⁸О для глобальной линии метеорных вод, что отражает в целом равновесные условия формирования осадков. Установлено, что в летние месяцы на изотопный состав заметное влияние оказывает подоблачное испарение. В распределении значений дейтериевого эксцесса в осадках не выявлено строгой сезонности, однако показано, что более низкие значения d_exc (ниже 11‰ – среднего значения за трехлетний период) характерны для летних месяцев (июль – август), что, вероятно, обусловлено влиянием подоблачного испарения в условиях низкой относительной влажности и высоких температур воздуха. С октября по апрель преобладали более высокие значения d_exc (выше 11‰).

1. Васильчук Ю.К., Буданцева Н.А., Васильчук Д.Ю., Еремина И.Д., Блудушкина Л.Б. Вариации значений δ18О и содержание водорастворимых солей в атмосферных осадках Москвы в 2014–2016 гг. // Вестн. моск. ун-та. Сер. 5. Геогр. 2021. № 2. С. 35–43.

2. Власова Л.С., Ферронский В.И. Влагоперенос над Западной Европой и его связь с колебаниями климата по данным об изотопном составе осадков // Водные ресурсы. 2008. Т. 35. № 5. С. 525–545.

3. Чижова Ю.Н., Еремина И.Д., Буданцева Н.А., Суркова Г.В., Васильчук Ю.К. Содержание 18О в атмосферных осадках Москвы в 2014 г. // Метеорология и гидрология. 2017. № 1. С. 78–90.

4. Aemisegger F. On the link between the North Atlantic storm track and precipitation deuterium excess in Reykjavik, Atmospheric Science Letters, 2018, vol. 19, iss. 12, p. 1–9, DOI: 10.1002/asl.865.

5. Araguas-Araguas L.J., Diaz Teijeiro M.F. Isotope composition of precipitation and water vapour in the Iberian Peninsula, Isotopic composition of precipitation in the Mediterranean Basin in relation to air circulation patterns and climate, Final report of a coordinated research project, 2000–2004, 2005, p. 173–191.

6. Craig H. Isotopic variations in meteoric waters, Science, 1961, vol. 133(3465), p. 1702–1703.

7. Dansgaard W. Stable isotopes in precipitation, Tellus, 1964, no. 16, p. 436–468, DOI: 10.1111/j.2153-3490.1964. tb00181.x.

8. Duliński M., Różański K., Pierchała A. et al. Isotopic composition of precipitation in Poland: a 44-year record, Acta Geophys., 2019, vol. 67, p. 1637–1648.

9. Fricke H.C., O’Neil J.R. The correlation between 18O/16O ratios of meteoric water and surface temperature: its use in investigating terrestrial climate change over geologic time, Earth and Planetary Science Letters, 1999, vol. 170, no. 3, p. 181–196, DOI: 10.1016/s0012-821x(99)00105-3.

10. Fröhlich K., Gibson J.J., Aggarwal P.K. Deuterium excess in precipitation and its climatological significance, Proceedings of the study of environmental change using isotope techniques, International Atomic Energy Agency, Vienna, 2002, p. 54–66.

11. Fröhlich K., Kralik W., Papesch W. et al. Deuterium excess in precipitation of Alpine regions – moisture recycling, Isotopes in Environmental and Health Studies, 2008, vol. 44, no. 1, p. 61–70, DOI: 10.1080/10256010801887208.

12. Gat J.R., Mook W.G., Rozanski K., Fröhlich K. Environmental isotopes in the hydrological cycle: Principles and applications, Paris, UNESCO, 2001, vol. 2.

13. Hager B., Foelsche U. Stable isotope composition of precipitation in Austria, Austrian journal of Earth Sciences, 2015, vol. 108, p. 2–14, DOI: 10.17738/ajes.2015.0012.

14. Hatvani I.G., Smati A.E., Erdélyi D. et al. Modeling the spatial distribution of the meteoric water line of modern precipitation across the broader Mediterranean region, Journal of Hydrology, 2023, vol. 617, part B, 128925, DOI: 10.1016/j.jhydrol.2022.128925.

15. Klein E.S., Cherry J.E., Young J. et al. Arctic cyclone water vapor isotopes support past sea ice retreat recorded in Greenland ice, Science Reports, 2015, no. 5, p. 10295.

16. Nagavciuc V., Perşoiu A., Bădăluţă C.-A. et al. Defining a precipitation stable isotope framework in the wider Carpathian Region, Water, 2022, vol. 14, p. 2547, DOI: 10.3390/w14162547.

17. Pfahl S., Sodemann H. What controls deuterium excess in global precipitation? Climate of the Past, 2014, vol. 10, p. 771–781, DOI: 10.5194/cp-10-771-2014.

18. Puscas R., Feurdean V., Simon V. Stable isotopes composition of precipitation fallen over Cluj-Napoca, Romania, between 2009–2012, AIP Conference Proceedings, 2013, 1565, 308, DOI: 10.1063/1.4833751.

19. Putman A.L., Fiorella R.P., Bowen G.J., Cai Z. A global perspective on local meteoric water lines: meta-analytic insight into fundamental controls and practical constraints, Water Resources Research, 2019, vol. 55, no. 8, p. 6896– 6910, DOI: 10.1029/2019WR025181.

20. Rozanski K., Araguás-Araguás L., Gonfiantini R. Relation between long-term trends of oxygen-18 isotope composition of precipitation and climate, Science, 1992, vol. 258, p. 981–985, DOI: 10.1126/science.258.5084.981.

21. Varlam С., Duliu O.G., Ionete R.E., Costinel D. Time series analysis of the δ2H, δ18O and d excess values in correlation with monthly temperature, relative humidity and precipitation in Râmnicu Vâlcea, Romania: 2012–2018, Geological Society, London, Special Publications, 2021, vol. 507, iss. 1, p. 77–89, DOI: 10.1144/SP507-2020-56.

22. Vreča P., Kanduč T., Žigon S., Trkov Z. Isotopic composition of precipitation in Slovenia, Isotopic composition of precipitation in the Mediterranean Basin in relation to air circulation patterns and climate, Final report of a coordinated research project, 2000–2004, 2005, p. 157–173.

23. Zykin N.N., Tokarev I.V., Vinograd N.A. Monitoring of stable isotopes (δ2H, δ18O) in precipitations of Moscow city (Russia): Comparison for 2005–2014 and 1970–1979 periods // Вестник Санкт-Петербургского гос. ун-та. Науки о Земле. 2021. Т. 66. № 4. С. 723–733. DOI: 10.21638/spbu07.2021.405.