Hidrológiai Közlöny 1982 (62. évfolyam)
4. szám - Marton Lajos: A deutérium és az oxigén-18 adatok interpretálása a hidrogeológiai kutatásokban
182 Hidrológiai Közlöny 1982. 4. sz. Marton L.: A deutérium, és az oxigén-18 változhat. A hazánk és Közép-Európa területére lehulló csapadékokban évi középértékben ól) = = - 60 -s- - 80%o és ő 1 80 = -7-r-ll%o eltérésekkel találkozunk. A Föld szélsőséges éghajlatú területein ennél lényegesen nagyobb eltéréseket mértek. Legnagyobb negatív eltérés a sarki csapadékoknál van, ahol ŐD=-410% 0 és ő 1 80 = = — 53 %o havi értékeket is mértek (CRAIG, 1961). A melegebb éghajlatú területeken a deviáció ŐD = - 5 * - 25 % 0 és ő 1 80 = 0 * - 5 % 0-re is lecsökkenhet, sőt pozitív érték is lehet. Bet Degan-ban (Izrael) pl. ŐD=-22,8% 0, ő 1 80 = = — 5,29% 0 súlyozott éves átlagokat, sőt Izrael déli sivatagi területein nehéz izotópokban különösen bedúsult csapadékokat is mértek, őD = = +7,8 -7- -f-46,3%o és ő 1 80 = —0,28 -h +7,26%o havi delta-eltérésekkel (OAT D ANSG A ARD, 1972). DANSGAARD (1964, p 456) megállapította azt is, hogy az északi félteke csapadékmérő állomásain — az afrikai és a távolkeleti észlelőhelyeket kivéve — a koncentrációk súlyozott évi középértékei között a következő összefüggés van: «5D m=(8,l±0,l)ő 1 8O m+(ll±l), (3) amely jól illeszkedik a normál Cräig—Friedmanféle, a csapadékokra kimutatott őD = 8ő 1 8O + 10 egyenesre (CRAIG, 1961 b). Ha a d=öD — 8ő l sO különbséget képezzük, akkor ez az érték a nem egyensúlyi helyzet mérőszámaként, sőt tapasztalati úton az illető hely °C-ban mért évi középhőmérsékleteként is értelmezhető. A Földközi tenger keleti partvidékén viszonylag nagy deutérium-többlet mutatható ki: d= ŐZ) —8<5 1 80>15%o iß AT és DANSGAARD, 1972, p 187). Ugyanerre a területre NIR (1967), DINCER és PAYNE (1971) d= 22%,-et határoztak meg. Mivel az izotóp-frakcionálódás mértéke függ a kondenzációs (és közvetve a területre jellemző átlagos) hőmérséklettől, a vizekben mért stabilizotóp koncentrációkból következtetni lehet a csapadék lehullásakor (és beszivárgásakor) uralkodó hőmérsékletre. DANSGAARD (1964, p 443) tág hőmérsékleti intervallumban lineáris összefüggést mutatott ki a t a felszíni hőmérséklet évi középértéke (amely közelítőleg párhuzamosan változik a kondenzációs hőmérséklettel) és a csapadék izotóp-koncentrációjának súlyozott évi középértéke között: á 1 80 m = 0,69^-13,6 •%„, (4) és dD m = 5,Qt a —100 % 0. (5) A (4) és (5)-ből kifejezve a hőmérsékletet, kapjuk < a=l,44ő 1 8O m+19,57 °C, (4a) illetve í a = 0,178áZ) m-f-17,85 °C. (5a) A fenti összefüggések elsősorban a — 30<í o< < 0 °C hőmérsékleti tartományban érvényesek. Dansgaard 38 állomás adatait dolgozta fel, amelyek között 17 kontinentális (-17<< a< 11 °C), 6 tengeri szigeten levő ( —4<í a-=;25 °C) és 15 grönlandi és északi sarki jégmezőn telepített ( —50<í a< — 14 °C) állomás szerepelt. A 0<í a< <10°C tartományban 0,66% 0/°C hőmérsékleti gradienst kapott. 3. Újabb összefüggések meghatározása Abból a célból, hogy megállapíthassuk, a Dansgaard-féle feldolgozás (1964) óta mért és rendelkezésre álló újabb adatok nem módosítják-e a (4) és (5) összefüggéseket, továbbá annak megállapítására, hogy milyen összefüggés felelne meg legjobban Európa szárazföldi területeire, feldolgoztunk egy jelentős adattömeget. A Nemzetközi Atomenergia Ügynökség (IAEA) 1961—1975' közötti időszakot felölelő, publikált adatsoraiból (Environmental Isotope Data, No 1—6) sikerült kiválasztani az északi félteke harmincadik szélességi fokától északra eső (31 °N — 81 °N) 41 olyan állomást, ahol 1—13 éves időtartammal rendelkezésre állnak a stabil izotóp deviációk havi és súlyozott évi középértékei a hozzájuk tartozó hőmérsékleti értékkel. Ezek 151 deutérium és 180 oxigén-18 évi súlyozott középérték adatot jelentenek. Közöttük 7 európai (8<í a-=ll °C), 8 sarkvidéki és észak-atlanti óceáni (—17<í a< 11 °C), 2 atlanti óceáni (16<í a<22 °C), 5 földközi-tengeri (ll<í a-<21 °C), 4 közel-keleti (11 <í f l<20 °C), 4 távol-keleti (4<í a<15°C) és 11 észak-amerikai ( —4<í„<20 °C) állomás szerepel. Ez az adattömeg alkalmasnak látszott matematikai statisztikai vizsgálatokra. A feldolgozást számítógéppel végeztük (a Keletmagyarországi Tervező Vállalat Sz ám ítóközpont j ában). Az összes állomást együtt vizsgálva a 6D m és ő 1 8O m kapcsolatára 151 adatpárból 0,99-es korreláció mellett regresszió számítással a <5Z) m= (8,105 ± 0,102) á 1 8O m+10,777 % (6) és ő 1 8O m=(0,121±0,002)ŐZ) m-l,482 %„ (7) statisztikai összefüggéseket kaptuk. A ± érték a regressziós együtthatók becslésének szórása, azaz standard hibája. Az eredmény igen jól egyezik a Dansgaard-féle összefüggésekkel, a (6) egyenlet szinte teljesen azonos az északi féltekére meghatározott (3) egyenlettel. Az izotóp-koncentráció és a hőmérséklet kapcsolatát leíró összefüggések azonban jelentősen eltérnek a Dansgaard-féle (4) és (5) egyenletektől. Meg kellett vizsgálnunk az adatok homogenitását, azt, hogy adataink azonos eloszlású statisztikai sokaságként kezelhetők-e. Ezeket a vizsgálatokat ugyancsak számítógéppel végeztük, az ún. 7. 2 („khi-négyzet") próbával. Itt nem részletezett statisztikai eljárással az összes állomást együtt véve figyelembe, azt kaptuk, hogy adataink nem homogének, nagy valószínűséggel nem tekinthetők azonos eloszlásúaknak, illetve az adatok elég erős szignifikanciával ellentmondtak a homogenitásra vonatkozó null hipotézisnek. Ezt követően arra a meggyőződésre kellett jutni, hogy statisztikailag is indokolt szétválasztani és külön vizsgálni a szárazföldi és külön a tengeri, ill. tengerparti állomásokat. Két olyan adatcsoportot sikerült előállítani, amelyekről nagy való-
