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天水線の比較可能性:毎日、毎月、または毎年のデータ?

水素の安定同位体 (δ H) と酸素 (δ O) は、水文学で広く適用されています。 δ に関する式 H から δ 雨水ラインとしても定義される降水量の O は、ある地域の一連の水サンプルの安定同位体組成を解釈するための基準点を提供できます。多くの空間的および気象学的要因の影響を受けて、天水線の勾配と切片は場所によって異なります。

Microsoft Excel やその他のオフィス ソフトウェアで通常の最小二乗回帰を使用して、天体のウォーター ラインを決定することは難しくありません。しかし、異なるサンプリング周波数に基づく天水線の比較可能性はありますか?

たとえば、あるサンプリング サイトでは、1 年間に 11 か月の 150 日間で 200 のイベント中に 1000 時間の降雨があり、各降雨時間の同位体データがあります。同等の気象水位線を決定するには、1000 の元のデータを選択する必要がありますか、それとも 200 のイベントベースのデータを使用して降水加重値を選択する必要がありますか?それとも 150 の日または 11 の月間データを選択する必要がありますか?

近年、事象に基づく (さらには分単位の) 降水における安定同位体が広く調査されており、多くの場合、約 1 年または 2 年のサンプリング期間に基づいています。多くの研究では、比較的短期間のイベントベースのデータを直接使用して気象水位線を決定し、月間データを使用して気象水位線と比較しています。利用可能なデータが限られているため、不規則なサンプル頻度または短い期間の潜在的な影響が常に考慮されているわけではありません。

北西師範大学の水文学准教授である Shengjie Wang と共同研究者は、乾燥した中央アジアの天山山脈を横切る降水における安定同位体のネットワークに基づいて、この問題に焦点を当てました。 23 の測点で約 1000 のイベントベースのサンプルが、従来の回帰手法およびその他の回帰手法を使用して考慮され、降水量の重み付けアプローチが考慮されました。

一般に、乾燥地域では降水量の重み付けの使用が重要です。特に乾燥した気候で、たとえば 1 年にわたる短期間の事象ベースの降水同位体記録しかない場合、加重回帰は強力な代替手段と見なすことができます。

イベントベースのデータを使用した加重回帰を使用して導き出された気象水位線は、通常の最小二乗法による従来の回帰を月次データに適用することとほぼ一致しています。しかし、これはより乾燥した場所ではあまり当てはまりません。イベント数が少ないと、月ごとの複合への集計が効果的な降水量の重み付けを提供しないことを意味します.

短期的なデータセットしか利用できない状況では、月次データではなくイベント データを使用することで得られるメリットがあります。イベントベースのデータを使用した降水量で重み付けされた回帰は、少数の月次データ ポイントを使用するよりも、回帰を制約するためにより広い範囲の値を提供できます。ただし、完全な季節サイクルを捉えることの重要性は依然として残っています。したがって、気象ウォーター ラインの回帰は、完全な 12 か月の期間の倍数にのみ適用する必要があります。

これらの調査結果は、最近 Journal of Hydrology に掲載された、イベントベースおよび月次データを使用した、乾燥した中央アジアの Meteoric water lines というタイトルの記事で説明されています。 .この作業は、北西師範大学の Shengjie Wang と Mingjun Zhang、オーストラリア原子力科学技術機構の Catherine E. Hughes と Jagoda Crawford、およびその他の協力者によって実施されました。

参考文献:

<オール>
  • Wang S、Zhang M、Hughes CE、Crawford J、Wang G、Chen F、Du M、Qiu X、Zhou S. (2018).イベントベースおよび月次データを使用した、乾燥した中央アジアの気象水路。 Journal of Hydrology 、562、435-445、https://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.05.034

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