Water stable isotopes variability in snowpack

Abstract

Stable water isotopes are used as a natural tracer for hydrograph separation, allowing for distinction between various water sources. Snow isotopic composition can be influ- enced by a number of meteorological, hydrological, and physical processes. A better understanding of how snow water isotopes change during the snowmelt process can improve hydrograph separation methods and provide insight into the processes that influence snowmelt and the resulting runoff. During the winter season of 2024, four snow pits were conducted at the Ptačí brook in the Šumava Mountains. The physical properties of the snow, such as snow water equivalent, hardness, grain type and tem- perature, were measured at approximately 3-week intervals. In addition, samples of stable water isotopes in the snow, specifically 18O/16O and 2H/1H, were taken from identified stratigraphic layers. It was found that the snow depth in the open plot was, on average, 54% higher than in the forest plot, and the snow water equivalent was, on average, 36% higher in the open plot than in the forest plot. The open plot snowpack showed greater physical and isotopic stratigraphic heterogeneity as well as increased depletion in heavy isotopes, in comparison to the forest snowpack. The isotopic sam- ples from the open site snowpack varied between δ18...

Stabilní izotopy jsou používány jako přírodní stopovače umožňující separaci hy- drogramu. Protože izotopové složení sněhu může být ovlivněno různými meteoro- logickými, hydrologickými a fyzikálními procesy, podrobnější porozumění tomu, jak se vyvíjí poměr stabilních izotopů ve sněhové pokrývce během tání, by mohlo pomoci lépe odlišit jednotlivé složky odtoku, ale také porozumět procesům, které sněhový odtok ovlivňují. Během zimní sezóny 2024 byly v povodí Ptačího potoka na Šumavě provedeny čtyři měření po přibližně třech týdnech. Ve sněhových profilech bylo změřeno SWE, tvrdost sněhu, typ sněhu a teplota sněhu. Dále byly z každé identifiko- vané vrstvy odebírány vzorky stabilních izotopů (18O/16O a 2H/1H). Výška sněhu na otevřené ploše byla v průměru o 54 % vyšší než v lese a vodní hodnota sněhu na otevřené ploše dosahovala v průměru o 36 % vyšších hodnot než v lese. Sníh na otevřené ploše vykazoval oproti lesní pokrývce vyšší fyzikální i izotopovou heterogen- itu. Ve srovnání se sněhem v lese byla sněhová pokrývka na otevřené ploše také více ochuzena o těžké izotopy. Na otevřené ploše se poměr izotopů pohyboval mezi: δ18O = -20,37‰; δ2H = -154,28‰ a δ18O = -9,79‰; δ2H = -70,09‰, zatímco v lese byly hodnoty následující: δ18O = -14,67‰; δ2H = -110,86‰ a δ18O = -9,24‰; δ2H = - 65,33‰. Izotopové...