Isotopes de lenvironnement dans le cycle hydrologique PDF

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Isotopes de lenvironnement dans le cycle hydrologique

PROCESSUS CONCERNANT lES ISOTOPES STAblES DANS lE CyClE DE l'EAU .. 185 l'hydrogène dont l'isotope principal de masse. 1 (1H) existe dans l'hydrosphère ...

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LEMPLOI DES ISOTOPES POUR LETUDE DES EAUX

L'eau contient deux isotopes stables d'hydrogène et trois isotopes stables d'oxygène auxquels viennent s'ajouter de faibles quantités d'hydrogène radioactif ou

collection cours De Formation 31
isotopes de l"e nvironnement dans le cycle hydrologique vienne ,2008 volume ii isotopes de l"environnement dans le cycle hydrologique international atomic energy agency, vienna 2008training course series no. 31 cette traduction n"a pas été faite par l"agence internationa le de l"énergie atomique. la version authentique est la version anglaise distribuée par l"ai ea, ou en son nom par des personnes dûment autorisées. l"aiea ne donne aucune garantie et n"assume aucune responsabilité en ce qui concerne la précision, la qualité, l" authenticité ou l"exécution de la traduction et de sa publication et n"accepte aucune responsabilité pour toute perte ou tout dommage, consécutif ou autre, découlant directement ou indirectement de l"utilisation de cette traduction. note l e présent ouvrage a été plublié par l' aiea et l'unesco en anglais (en six volumes) en 2001, dans le cadre du Programme PH i v de l' unesco (documents techniques en hydrologie, n°39). i l paraît maintenant, avec une nouvelle présentation, en français (en un volume) dans la collec tion c ours de formation de l' aiea volume ii eau atmosPHÉriQue J oe l r. g at

Weizmann institute, rehovot, israel

W i ll em g. m oo K et H arro a.J.m eiJer centre isotope research, groningen, the netherlands He HeC CH Ar Kr C Ar H ruissellement précipitation i nfiltration r echargedéchargeévaporation

Isotopes

Environnementaux

dans le Cycle

Hydrologiquetranspiration

171Dans le cycle de l"eau, les changements de la

composition isotopique de l"eau se produisent ini tialement lors de son passage dans et au travers de l"atmosphère. les signatures isotopiques spé- imprimées dans les corps d"eau terrestres, ce qui constitue la base des nombreuses applications des isotopes dans les études hydrologiques. une com préhension détaillée des processus complexes et évolutifs concernés est donc un préalable néces saire pour l"utilisation de cet outil dans les études des systèmes climatiques présents et passés. toutefois, si on considère la variabilité spatiale et les changements qui se produisent dans l"atmos- phère, la banque de données permettant de décrire la composition isotopique de l"atmosphère est très limitée, car principalement basée sur un échan- tillonnage a long terme des précipitations. nos concepts doivent donc répondre dans une large mesure aux modèles physiques de l"atmosphère et au fractionnement isotopique supposé en liaison avec les processus atmosphériques. ce volume présentera à la fois les aspects théo riques et empiriques de la partie atmosphérique du cycle de l"eau. nous espérons que les lecteurs notre présentation et d"incorporer les éléments présentés dans leurs propres projets pour réduire ces manques avec des mesures et des observations judicieusement choisies. il est ici indispensable de souligner les contribu- tions des pionniers de l"hydrologie isotopique, qui ont apporté les éléments de notre compré hension du système atmosphérique, souvent sur la base de preuves sommaires et très éparses.

Parmi tous, les noms de H.craig, W.Dansgaard,

s.epstein, e.eriksson, i.Friedman, W.F. l ibby, K .o.münnich, e.tongiorgi et J.c.vogel viennent à l"esprit immédiatement. une partie importante de la structure complète des "isotopes dans les précipitations» utilise le programme d"échan- tillonnage gniP, ainsi que le réseau global iaea/Wmo des isotopes dans les Précipitations, établi par l"iaea, vienne, section Hydrologie isotopique. ces données sont aujourd"hui acces- sibles via internet et ont été largement utilisées dans ce volume. rehovot, mars 2001

Joel r.gat

PreFace au volume ii

173
taBle Des mati res Du volume ii 1. l" atmosPHÈre ........................................................................ 1.1.

constitution de l"atmosphère ........................................................................

..................175 1.2. Humidite atmospherique ........................................................................ .........................176 2. la mÉtHoDe isotoPiQue ........................................................................ ...........................179 2.1. abondance isotopique ........................................................................ .............................179 2.2. Fractionnement isotopique ........................................................................ ......................180

2.2.1.

Fractionnement isotopique a l"equilibre ...........................................................180

2.2.2.

Fractionnement sotopique cinétique ................................................................181

2.2.3.

Fractionnement isotopique de transport ...........................................................182

2.3. enrichissement et appauvrissement isotopiques par le processus de raylei gh...............182 3. Processus concernant les isotoPes staBles Dans le cycle De l"eau ..185 3.1. relation entre 18 o/ 16 o et 2 H/ 1 H dans les eaux naturelles ................................................186 3.2. Évaporation ........................................................................

3.2.1.

l e cas d"un mélange complet du reservoir liquide ...........................................187

3.2.2.

e cas d"un mélange incompletdu réservoir liquide ..........................................191

3.3. nuages et précipitation ........................................................................ ...........................191

3.3.1.

Processus à l"intérieur du nuage .......................................................................191

3.3.2.

interaction entre les gouttes de pluie et l"humidité ambiante ...........................192 3.3.3 evolution de la composition isotopique durant une averse .............................193 3.4.

eau de mer et atmosphère marine ........................................................................

...........193 3.5.

l"atmosphère continentale ........................................................................

......................194

3.5.1.

l e regime de rayleigh ..............194

3.5.2.

Évaporation et transpiration; recyclage de l"humidité sur le continent ...............197

3.5.3.

sélection et fractionnement........................................................................

.......199 3.6. l a relation 17 o - 18 o ................................200 4. eFFets isotoPiQues o B servÉs Dans l es

PreciPitations

...................................203 4.1.

l"effet latitude / temperature annuelle ........................................................................

....203 4.2. effet saisonnier ........................................................................ 4.3.

Precipitations oceanique et continentale ........................................................................

.206 4.4. effet d"altitude ........................................................................ 4.5. effet de masse ........................................................................ 4.6. variations interannuelles ........................................................................ .........................212 4.7.

variations a petite échelle ........................................................................

........................212

4.7.1.

variations spatiales a petite échelle...................................................................212

4.7.2.

variations temporelles a petite échelle ..............................................................212

4.8.

reconstitution paleoclimatique ........................................................................

...............213

5. tritium Dans l"atmosPHÈre ........................................................................

..................215 5.1. caracteristiques du tritium ........................................................................ ......................215 5.2. aspects geophysiques ........................................................................ .............................216 5.3. aspects hydrologiques ........................................................................ ............................219

5.3.1.

récuperation a long-terme du niveau naturel en 3 H

5.3.2.

variations saisonnières en 3 H ....221quotesdbs_dbs46.pdfusesText_46

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Production dénergie nucléaire à partir disotopes de lhydrogène