• stable isotopes
• backward trajectories
• precipitation
• retrotraiettorie
• isotopi stabili
• precipitazioni

RIASSUNTO
Gli isotopi stabili di ossigeno e idrogeno sono utilizzati come traccianti dei processi atmosferici nel ciclo idrologico. La variazione dei rapporti degli isotopi stabili dell’acqua a livello globale e nell’arco di un periodo di almeno un anno è nota come Global Meteoric Water Line (GMWL). Le rette ottenute dallo studio della composizione isotopica di precipitazioni locali prendono il nome di Local Meteoric Water Line (LMWL) e possono presentare valori di pendenza ed intercetta diversi rispetto alla GMWL. Lo studio dei valori di pendenza e intercetta delle LMWL è fondamentale per la comprensione dei processi che comportano il frazionamento isotopico delle acque dalla formazione del vapore al trasporto fino al luogo di precipitazione. In particolare, lo studio dell’eccesso di deuterio, un parametro secondario ottenuto dalla composizione isotopica delle precipitazioni, fornisce informazioni sul grado di deviazione del rapporto di frazionamento rispetto a quello che si avrebbe all’equilibrio.
Nel presente studio, si esaminano gli andamenti stagionali caratteristici della composizione isotopica delle precipitazioni, basandosi sull'analisi condotta su campioni raccolti in una stazione situata nell'entroterra veneziano. Tale analisi include un confronto tra gli eventi e le precipitazioni mensili, nonché la valutazione dei coefficienti delle LMWL calcolate mediante l'impiego di due diverse tecniche di regressione lineare. Inoltre, viene eseguita un’analisi approfondita per alcuni campioni etichettati come “potenzialmente evaporati”, ovvero campioni con valori di eccesso di deuterio molto negativo e/o precipitazione equivalente inferiore a 1 mm. Per comprendere la relazione esistente tra le variabili meteorologiche e la composizione isotopica delle precipitazioni vengono calcolati i coefficienti di correlazione di Pearson e relativa significatività. Viene inoltre applicato un metodo per quantificare l’effetto di processi di evaporazione post-condensazione non all’equilibrio, attraverso il calcolo della pendenza teorica, e un altro metodo per rintracciare le potenziali aree sorgente del vapore acqueo, attraverso il calcolo della variazione dell’umidità specifica lungo le retro-traiettorie ottenute per ogni evento di precipitazione. L’obiettivo di quest’ultimo metodo è di investigare la presenza di un andamento stagionale nelle potenziali aree sorgente di vapore acqueo.
I valori di pendenza delle LMWL ottenute dall’analisi della composizione isotopica delle precipitazioni sono risultati inferiori al coefficiente ottenuto per la GMWL, indicano la presenza nell’area di frazionamenti cinetici che contribuiscono ad abbassarne il valore rispetto a quello che si avrebbe in condizioni di equilibrio. Inoltre, dal confronto della pendenza della LMWL con la pendenza teorica, ovvero la pendenza che si avrebbe nell’area di studio in condizioni di frazionamento all’equilibrio, emerge un importante contributo dell’evaporazione post-condensazione che causa buona parte della variabilità osservata della composizione isotopica dell’area. Il metodo adottato per rintracciare le potenziali sorgenti di vapore acqueo è stato efficace per il 77% dei casi. Il risultato indica l'assenza di una variazione stagionale significativa nelle zone sorgenti, che non è pertanto coerente con la variabilità stagionale osservata nell'eccesso di deuterio. Dallo studio emerge che esiste una buona correlazione tra variabili meteorologiche locali e composizione isotopica delle precipitazioni. In generale l’effetto temperatura sembra spiegare una buona parte della variabilità della composizione isotopica delle precipitazioni mensili. La quantità di precipitazioni risulta avere una buona correlazione con la composizione isotopica e con l’eccesso di deuterio dei singoli eventi di precipitazione. Questa osservazione sembra consistente con l’effetto di una evaporazione post-condensazione. Non si nota un miglioramento dei coefficienti di correlazione escludendo quei campioni potenzialmente evaporati. Tale osservazione suggerisce che i campioni che sono stati definiti evaporati siano in realtà caratteristici dell’area.

ABSTRACT
The stable isotopes of oxygen and hydrogen are widely used as tracers for atmospheric processes within the hydrological cycle. The global variation of the isotopes ratios over a period of at least one year is known as the Global Meteoric Water Line (GMWL). The lines obtained from the study of the isotopic composition of local precipitation are referred to as Local Meteoric Water Lines (LMWL) and may exhibit slope and intercept values different from the GMWL. Examining the differences in the slope and intercept values is crucial for understanding the main processes driving isotope fractionation of water from vapor formation to transport to the final precipitation. Deuterium excess is a secondary parameter obtained from the isotopic composition of precipitation and provides information about the deviation of the fractionation ratio from equilibrium conditions.
In this study, we investigate the trends of the isotopic composition of precipitation based on the analysis of samples collected at a station in the Venetian hinterland. This analysis includes a comparison between monthly precipitation events and an evaluation of the coefficients of LMWL calculated using two different linear regression techniques. A thorough analysis is conducted for some samples labeled as "potentially evaporated," which are samples with negative deuterium excess values and/or precipitation equivalent or less than 1 mm. Pearson correlation coefficients and their significance are calculated to understand the relationship between meteorological variables and the isotopic composition of precipitation. Furthermore, the method of the theoretical slope is applied to quantify the effect of non-equilibrium post-condensation evaporation processes. Another method is used to trace potential source areas of water vapor by calculating the specific humidity variation along the back trajectories of each precipitation event. The objective is to investigate the presence of a seasonal pattern in the potential source areas of water vapor.
The coefficients obtained from LMWL have slope values lower than 8, thus indicating the presence of kinetic fractionation in the area contributing to lowering the slope compared to equilibrium conditions. Moreover, the theoretical slope analysis conducted on precipitation events reveals a significant contribution of post-condensation evaporation which causes much of the observed isotopic composition variability. The method adopted to trace potential air mass source areas successfully traced 77% of moisture sources. Nevertheless, the results indicate the absence of significant seasonal variation in source areas, which is therefore not consistent with the observed seasonal variability in deuterium excess.
The study highlights a strong correlation between local meteorological variables and the isotopic composition of precipitation. Overall, temperature seem to explain a significant portion of the variability in the isotopic composition of monthly precipitation. The amount of precipitation shows a good correlation with isotopic composition and deuterium excess of individual precipitation events, consistent with the effect of a post-condensation evaporation. The exclusion of potentially evaporated samples does not yield any improvement in the correlation coefficients. This observation implies that the evaporated samples are indicative of the specific geographical area.