ASPECTS ISOTOPIQUES DU CYCLE ATMOSPHÉRIQUE DE L'EAU

Résumé
Les isotopes stables de l'hydrogène et de l'oxygène sont à l'état de traces dans les eaux naturelles sous forme de molécules HDO et H¹⁸₂O, les rapports HDO/H¹⁶₂O et H¹⁸₂O/H¹⁶₂O étant respectivement de l'ordre de 3 × 10^-4 et 2 × 10^-3. La volatilité des molécules lourdes HDO et H¹⁸₂O est inférieure à celle de H¹⁶₂O et par conséquence on observe un fractionnement isotopique lors des changements d'état de l'eau, en particulier évaporation et condensation. Dans le cycle de l'eau atmosphérique, chaque étape est marquée par un fractionnement dont la valeur dépend des conditions d'évaporation prévalant à la surface des océans et de condensation lors de la formation des précipitations. Le tritium, injecté dans la haute atmosphère par les explosions thermonucléaires, constitue un troisième traceur pour l'étude du cycle de l'eau atmosphérique, complémentaire des deux précédents. On met en particulier à profit la localisation dans le temps et dans l'espace de l'injection des molécules HTO dans la stratosphère puis la troposphère. L'analyse de la répartition du deutérium, de l'oxygène 18 et du tritium dans les eaux naturelles conduit à des applications : en météorologie : étude de trajectoires de masses d'air, formation de la grêle ; en hydrologie : origine, temps de renouvellement et de transit d'eau dans un système ; en glaciologie : origine d'échantillons de glace polaire, mesures d'accumulation, études paléoclimatologiques ; en océanographie : identification de masses d'eau, leur mélange.

Abstract
Stable isotopes of hydrogen and oxygen are found in natural waters as HDO and H¹⁸₂O molecules, the ratios HDO/H¹⁶₂O and H¹⁸₂O/H¹⁶₂O being respectively about 3 × 10^-4 and 2 × 10^-3 The lower volatility of HDO and H¹⁸₂O compound to H¹⁶₂O is responsible for isotopic fractionation when processus of evaporation or condensation take place. Therefore we observe an isotopic fractionation at each successive step in the cycle of atmospheric water in nature, depending on the different conditions prevailing at the surface of the oceans and in the precipitating clouds. Artificial tritium has been injected into the stratosphere by thermonuclear explosions. It is used as a third tracer in the study of the cycle of water, taking advantage of the fact that the place and data of its injection are known. The study of the distribution of deuterium, oxygen 18 and tritium in natural waters leads to applications in meteorology, hydrology, glaciology and oceanography.