• 한국지구과학회지
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• 제35권2호
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• pp.97-103
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• 2014

물안정동위원소를 이용하여 지하수와 강우 또는 융설이 하천에 미치는 영향을 정량적으로 분리하는 방법을 동위원소 수문분리법이라고 하며 지난 30년 동안 사용되어 왔다. 오래된 물(지하수)과 새로운 물(강우 및 융설)의 두 성분이 하천에 영향을 미치는 것으로 가정하고 새로운 물과 오래된 물의 주어진 시간동안의 동위원소를 측정하여 각각의 성분에 대한 비율을 결정할 수 있다. 본 연구에서는 동위원소 수문분리법을 수계에 적용할 때 새로운 물의 시간적인 안정동위원소분화를 고려하지 않고 새로운 물의 평균값을 이용하였을 때 계통오차가 발생함을 보였다. 이러한 표준오차의 크기는 (1) 새로운 물이 하천에 많이 기여할수록, (2) 사용된 평균값과 분화된 새로운 물의 안정동위원소 값과 차이가 클수록, 마지막으로 (3) 오래된 물과 새로운 물의 안정동위원소 값의 차이가 작을수록 커진다. 집중 호우로 유출이 증가하거나 봄철에 지면이 아직 녹지 않아 융설이 유출이 되는 경우 새로운 물이 하천에 미치는 영향이 커지게 되어 상대오차 역시 증가한다. 이러한 오차를 줄이기 위해서 각각의 새로운 물, 오래된 물, 하천의 안정동위원소를 같은 시간 간격으로 측정하여 새로운 물이 분화되는 것을 고려한 수문분리법을 수행하는 것을 고려하여야 한다.

• Ocean and Polar Research
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• 제38권4호
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• pp.331-338
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• 2016

Many studies using tracers have been conducted to understand a physical process in a system. Rain-on-snow could accelerate snowmelt processes, which influences the hydrological process in both temperate and polar regions. Hydrological and ecological conditions will be affected by the amount and timing of discharge reaching the bottom of a snowpack. The discharge consists of the rain-on-snow, pore water penetrating into the snowpack and natural meltwater. In this study, after a rain-on-snow experiment, we conducted an isotopic hydrograph separation to distinguish rainwater and pore water from meltwater. Using the isotopic data of snow and meltwater from Lee et al. (2010), two components were separated based on the assumption that rainwater and pore water are new water and natural meltwater is old water. After the second rain-on-snow experiment, the maximum contributions of rainwater and pore water reached up to 69% of the discharge and then decreased. During the study period, the measured total discharge was 4153 L and 40% (based on hydrogen isotope) of rainwater and pore water was calculated in the discharge, which is not consistent with what Lee et al. (2016) calculated using chemical separation (63%). This inconsistency can be explained by how an end-member was defined in both approaches. The contributions of artificial rainonsnow and pore water to melwater discharge range between the two methods. This study will suggest a mixing calculation from isotopic compositions of the Southern Ocean.

• 자원환경지질
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• 제54권1호
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• pp.61-67
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• 2021

고체상의 눈 또는 얼음의 안정동위원소 값은 과거의 기후를 복원하고 동위원소 수문분리의 단성분으로 기여율을 계산하는 데에 사용되어 왔다. 융해와 냉동이 일어나면서 눈 또는 얼음과 액체상의 물 사이의 동위원소 분별작용이 일어나는데, 융해는 상대적으로 현장, 실험 및 모델연구를 통해 연구결과가 제시되어 있지만, 냉동에 대해서는 알려진 것이 많지 않다. 본 논평에서는 평형 냉동이 발생할 때 물의 두 안정동위원소인 산소, 수소의 선형관계 및 레일리분별과정을 통해 냉동에 의한 동위원소 분별과정을 고찰하였다. 해양에서 증발한 수증기에 의해 응축된 눈은 기울기 8을 가지는 지구천수선을 따라 움직이지만, 냉동 및 융해가 발생하게 되면 기울기 19.5/3.1~6.3을 가지는 선형관계를 나타내게 된다. 평형냉동 동안 레일리분별과정에 의해 액체상인 물은 열린 계와 닫힌계에서 같은 동위원소변동을 보여 주었다. 눈 또는 얼음이 제거되는 열린 계에서는 남아있는 물의 안정동위원소와 분별계수만큼의 차이를 가지면서 높은 값을 나타내었다. 닫힌 계에서는 초기 액체상의 물의 동위원소 값으로 눈 또는 얼음은 수렴하였다. 냉동에 의한 눈 또는 얼음의 동위원소변동과정은 고기후 연구 및 수문분리의 정확도를 증가시킬 것으로 기대된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제20권5호
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• pp.34-40
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• 2015

It is reported that the intensity of rainfall will likely increase, on average, over the world on 2000. For water resources security, many studies for flow paths from rainfall or snowmelt to subsurface have been conducted. In Korea, few isotopic studies for characterizations of flow path have been undertaken. For a better understanding of how water derived from atmosphere moves to subsurface and from subsurface to stream, an analysis of precipitation and stream water using oxygen-18 and deuterium isotopes in a small watershed, Dorim-cheon, Seoul, was conducted with high resolution data. Variations of oxygen-18 in precipitation greater than 10‰ (δ¹⁸O_max = −1.21‰, δ¹⁸O_min = −11.23) were observed. Isotopic compositions of old water (groundwater) assumed as the stream water collected in advance were −8.98‰ and −61.85‰ for oxygen and hydrogen, respectively. Using a two-component mixing model, hydrograph separation of the stream water in Dorim-cheon was conducted based on weighted mean value of δ¹⁸O. As a result, except of instant dominance of rainfall, contribution of old water was dominant during the study period. On average, 71.3% of the old water and 28.7% of rainfall contributed to the stream water. The results show that even in the small watershed, which is covered with thin soil layer in granite mountain region, the stream water is considerably influenced by old water inflow rather than rainfall.