Hidrológiai Közlöny 1964 (44. évfolyam)

5. szám - Dr. Aujeszky László: Hidrogén-izotópok szerepe a hidrometeorológiai kutatásokban

232 Hidrológiai Közlöny 1964. 5. sz. Aujeszky L.: Hidrogén-izotópok szerepe esik a hidrogénre, azért a vízgőzben foglalt hidrogén tömege 13/9 billió tonna (körülbelül 1,44 billió tonna) azaz 1,44 trillió gramm. Ebből következik, hogy a légkör vízgőzkészletének összes• tricium-tartalma háromszor 1,44 gramm, vagyis alig több, mint 4 gramm. Ilyen kis mennyiségű anyagot, ha nem volna radioaktív tulajdonságú, sem kimutatni nem lehetne, sem pedig figyelemre méltatni nem kellene. A rendkívül csekély mennyiségben jelenlevő tríciumot radioaktív jellege teszi a hidrometeorológiában fontos tényezővé és kutatási eszközzé. Megemlítendő azonban, hogy a fenti adatok a légkör természetes eredetű triciumtartalmán kívül még azt a jelentékeny triciummennyiséget is magukban foglalják, amely a nukleáris bombákkal végzett kísérletekből származott. Már a hidrogén-bombákkal végzett első nagvobbszabású kísérletsorozat alkalmával (úgynevezett ,,Castle"kísérletsorozat 1954-ben) olyan triciummennyiség jutott a légkörbe, amely a természetes eredetű triciumkészletnek legalábbis a tízszeresét tette ki (Erikson, [3]). Az évtizedforduló körül végzett még sokkal nagyarányúbb bombakísérletek ennél is sokkal tetemesebb triciummennyiséget ontottak a légkörbe. Ez a mesterséges eredetű többletmennyiség azonban a légköri nukleáris bombákkal folyó nagyarányú kísérletek megszüntetése óta már nem növekedik tovább, hanem 12,5 éves felezési idővel lebomlik. így a légkör triciumtartalma bizonyos idő elteltével arra a szintre fog visszatérni, amely a hidrogénbomba-kísérletek előtt állott fenn. A. V. Grosse becslései alapján számítva [4] ez csak másfél grammot tenne ki az egész légkörre. A teljesség végett meg kell említenünk, hogy a légkör a vízgőzön kívül még szabad hidrogén és metán alakjában is tartalmaz bizonyos mennyiségű tríciumot, de ezek a triciummennyiségek egészen elenyészők a légköri vízgőzben található triciumkészlethez képest. A tengervíz nemcsak a deutériumtartalom tekintetében tér el a szárazföldi vizektől, hanem a triciumtartalomban is. Míg azonban a tengervíz deutériumtartalma nagyobb, mint a kontinentális vizeké, addig a triciumtartalomban éppen ellenkező eltérést tapasztalunk : a tengervíz triciumban lényegesen szegényebb, mint a szárazföldi vizek. Ez az ellentétes viselkedés könnyen megmagyarázható abból a két tényből, hogy egyrészt a deutérium a földről kerül a levegőbe, a trícium pedig a légkörből kerül a földi vízkészletekbe ; másrészt pedig a deutérium stabil, nem bomló anyag, a trícium ellenben radioaktív bomlást végez. Ugyanis a légkörből a tengerbe jutó trícium az idő folyamán szétbomlás útján megfogyatkozik. Tekintve, hogy az óceán vízkészlete igen sokszorosan meghaladja a légkör vízkészletét, azért az a vízmolekula, amely egyszer belejutott a tengeri vízrezervoárba, általában igen hosszú időt (évezredeket) tölt el a tengerben, mielőtt újból elpárolog. A trícium felezési ideje 12,5 év lévén, a légkörbe egyszer belekerült triciummennyiségnek már egyetlen évszázad eltelte után is csak elenyészően kis töredéke marad meg. Az eredmény tehát az, hogy a tengeri eredetű víz a csekélyebb triciumtartalma alapján ismerhető fel. Az előadott meggondolások kellően megmagyarázzák, mi az oka annak, hogy a tenger vizét deutériumban gazdagabbnak és triciumban szegényebbnek találjuk, mint a szárazföldi vízkészleteket. Bár a földi vizekben és kivált a tengerekben a tricium töménysége kisebb, mint a légköri vízgőzben, mégis — a tengerek víztömegének sokkal nagyobb volta miatt — a tengerben levő összes triciumkészlet igen tekintélyes. Bishop és Taylor [5] becslése szerint az atomcsend-egyezmény megkötése előtti években a világtengerek összes tricuiumkészlete legalább 200 grammot tett ki. Ennek a mennyiségnek csak kiseb része volt természetes eredetű, túlnyomó többségét a nukleáris kísérletek juttatták az óceánokba. Gyakorlati hidrometeorológiai szempontból igen lényeges, hogy a triciumkészlet alapján bármely esőzés vagy havazás alkalmával meg lehet állapítani, vajon az illető eső, illetőleg havazás tengeri vagy szárazföldi vízgőzből képződött-e, vagyis a nagy vízkörzés vagy a kis vízkörzés körébe tartozó jelenségekkel van-e dolgunk. Magyarországon, mint ismeretes, a lehulló egyévi csapadékmennyiségnek átlagosan 25—35%-a a nagy vízkörzésből, a többi pedig a kis vízkörzésből származik [7], Ennek az adatnak a helyes értelmezéséhez azonban meg kell jegyeznünk, hogy egyes konkrét években az arány más lehet, mint az átlagos években. Az óceáni eredetű esőfrontok az egyik esztendőben nem érkeznek hozzánk ugyanolyan számban és ugyanolyan fejlettségben, mint a másikban. Erősen száraz, aszályos években, amikor az évi esőmennyiség csekély, a kétféle származású csapadék egymáshoz való aránya is lényeges eltolódást mutathat. Erre vonatkozólag azonban még nem rendelkezünk megfelelő észlelési adatokkal. A felhőképződés olyan halmazállapotváltozási folyamat, amelynek során a tricium bedúsul. A mérési adatok szerint a felhők triciumtartalma 15%-kal nagyobb, mint azé a vízgőzé, amelyből a felhő keletkezett. Az egész Földre vonatkozó átlagos értéke tehát 1,15 tricium-egység. Rendkívül érdekes adatok szólnak arról, hogy a tricium a sarkvidéki hótakaróban erősen bedúsul. A mérések 16 triciumegységig terjedő értékeket, tehát 16-szoros bedúsulást állapítanak meg a légköri vízgőz átlagos triciumtartalmával szemben. Ennek a jelenségenek a magyarázata valószínűleg a következő. A tricium túlnyomó része, mint említettük, a sztratoszféra alsó rétegeiben keletkezik. A légkör alsó rétegeibe való lejutására ott van alkalom, ahol nagyobb levegőmennyiségék bocsátkoznak le a sztratoszférából a troposzférába. Már az ózonkutatásból is tudjuk, hogy ilyen folyamat elsősorban a sarkvidékek felett megy végbe. A sztratoszféra alsó részén az ózonnal együtt a tricium is Földünk sarkvidékei felé vándorol. A tricium lűdrometeorológiájának egyik legérdekesebb mozzanata, hogy az időjárásunk váltakozását hordozó úgynevezett levegőfajták triciumtartalma lényegesen különbözik egymástól aszerint, hogy az illető levegőfajta a Föld melyik területéről származik. Gerst adatai szerint [6] a