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降雨过程中稳定同位素组成分析 崔庆光 PB
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降雨过程中凝结和蒸发都会引起降水同位素组成变化。 在介绍开放水体凝结过程中的瑞利分馏模型的基础上, 对 云体作了一定简化和假设。基于瑞利分馏原理和质量守 恒定律分别推导了降雨过程中的稳定同位素组成随时间 变化和质量变化的微分方程模型, 并通过数学推理论证了 上述各模型之间的内在联系, 导出了降雨过程中稳定同位 素组成与分馏系数、时间以及质量之间的定量关系, 揭示 降雨过程中的同位素比率变化, 为数值模拟降雨过程的稳 定同位素组成提供了确定性的数学基础, 为降雨同位素的 纬度效应、高度效应、降雨量效应以及大陆效应解释提 供了理论依据。
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文中假设云层中空气块的液汽比为λ, 为简化问题的讨论我们把λ作为一常数。实际情况比这要复杂得多, 随着高度的增加, 云中的水蒸气和液态水滴都会不断地减少, 在高层云处,重同位素已贫化殆尽, 在对流层顶处, δ2H 值约为-45 .0% 。仅有雪和冰雹记录了上层空气中的同位素组成。
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基于瑞利分馏原理和质量守恒定律分别推导了降雨 过程中的稳定同位素组成随时间变化和质量变化的 微分方程模型,并通过数学推理论证了上述各模型 之间的内在联系, 导出了降雨过程中稳定同位素组 成与分馏系数之间的定量关系, 为数值模拟降雨过 程的稳定同位素组成提供了确定性的数学基础, 为 同位素的纬度效应、高度效应、降雨量效应以及大 陆效应的解释提供了理论依据。
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