Lodowy rdzeń
Rdzeń lodowy jest rdzeń, który był zwykle uzyskiwane przez wiercenie się w pokrywie lodowej lub lodowiec (kriosferze). Rdzenie lodowe są ważnymi archiwami klimatycznymi , analizując je można uzyskać informacje o klimacie przeszłości. Ten rodzaj akwizycji danych klimatycznych jest bardzo młodą, ale jednocześnie jedną z najważniejszych i najdokładniejszych znanych dziś metod.
rozwój
Pierwszą próbę pobrania próbki z lądolodu podjął niemiecki polarnik Ernst Sorge . Na stacji Eismitte w środkowej Grenlandii zbadał lód 1930/1931 w 15-metrowym dole.
Pierwsze rdzenie lodowe zostały pozyskane około 20 lat później przez trzy różne międzynarodowe zespoły badawcze: norwesko-brytyjsko-szwedzką ekspedycję antarktyczną na wybrzeżu Ziemi Królowej Maud w latach 1949-1952, projekt badawczy Juneau Icefield na Alasce i francuskie ekspedycje polarne w Środkowa Grenlandia . Te rdzenie lodowe z początku lat 50. miały około 100 m długości i nie pozwalały jeszcze na szczegółowe analizy.
Francuski klimatolog i glacjolog Jean Jouzel wspomina międzynarodowy rok geofizycznych 1957/1958 jako rzeczywisty początek badań z użyciem lodu rdzeni . Priorytetem nawiązanej w tym roku współpracy było wydobycie głębokich rdzeni z lodowców polarnych. Jesienią 1960 r. rozpoczęto prace w Camp Century w północno-zachodniej Grenlandii, które w ciągu sześciu lat doprowadziło pierwszy nieprzerwany rdzeń lodowy do podłoża skalnego na głębokości 1388 m. Siewnik został dostarczony przez przez US Army zimnych regionach Laboratorium Badań i Inżynierii (CRREL) . Wtedy to na Antarktydzie Zachodniej można było do 1968 roku używać tego samego urządzenia do penetracji rdzenia wiertniczego w pobliżu stacji Byrd na głębokość 2164 m.
Na początku lat 70. narodził się Grenlandzki Projekt Pokrywy Lodowej (GISP), kierowany przez zespół z Uniwersytetu w Kopenhadze . Za pomocą nowo opracowanego wiertła o nazwie Istuk projekt dotarł do skały w trzech kampaniach polowych, 1979-1981, w Dye 3 na głębokości 2038 m.
W kwietniu 1970 r. sowieccy naukowcy rozpoczęli wiercenia w pobliżu stacji Wostok w środkowej Antarktydzie Wschodniej i we wrześniu tego samego roku osiągnęli głębokość prawie 507 m. Cofając się w przeszłość. W lutym 2012 roku projekt przeniknął do jeziora Wostok na głębokości 3769 m .
Po wstępnych odwiertach w Adélieland na Antarktydzie Wschodniej , pod koniec lat siedemdziesiątych francuski zespół wykonał otwór o głębokości 905 m na stacji Dome Concordia ( Dome Charlie ) w środkowej Antarktydzie Wschodniej. Lokalizacja ta, na grzbiecie lądolodu , ułatwiała interpretację uzyskanych danych, ponieważ akumulacja lodu lodowcowego jest pionowa i nie wykazuje prawie żadnych ruchów bocznych. Można więc przypuszczać, że w tym miejscu powstał również zmagazynowany lód. W Australijskie Narodowe Antarktyczne Wyprawy badawcze zostały wiercenia w Law Dome , w Ziemia Wilkesa , Wschodniej Antarktyce i na kopule szczytowej , gdzie dotarli skałę w 1993 roku.
Rdzenie wiertnicze z Grenlandii uzyskane w Camp Century i Dye 3 wykazywały szereg nagłych wahań klimatycznych, ale nie dostarczyły wystarczających informacji o ostatnim interglacjale, ciepłym okresie Eem (115 000–126 000 lat temu). Duński paleoklimatolog Willi Dansgaard i jego amerykański kolega Wallace Broecker zainicjowali zatem dwa nowe odwierty, które miały się odbyć w tym samym czasie i niedaleko od siebie. European Greenland Ice Core Project ( GRIP ) odbywał się w latach 1990-1992 z najwyższego punktu lądolodu i osiągnął głębokość prawie 3029 m, amerykański Greenland Ice Shield Project 2 położony 28 km na zachód ( GISP2 , 1990-1993 ) zakończył się na 3 054 m. Ze względu na fałdy lodu na nierównym dnie skalnym, warstwy o wieku powyżej 105 000 lat w obu projektach nie okazały się wiarygodne. To zmotywowało europejskie studnie głębinowe NGRIP (North Greenland Ice Core Project) około 200 km na północ nad poziomą skałą w latach 1996-2003. Udało się uzyskać rdzeń wiertniczy o długości 3085 metrów, który sięga 123 000 lat, tj. do połowy ostatniego ciepłego okresu przed obecnym, ciepłego okresu Eem.
Aby uzyskać informacje o całym Eem, projekt wierceń lodowych North Grenland Eemian (NEEM, do lipca 2010 r.) połączył się dalej na północ w kierunku Camp Century . W lodzie tym można datować sekwencję, która sięga 128 500 lat wstecz, a tym samym częściowo dokumentuje przejście od przedostatniego zlodowacenia (→ Zlodowacenie Saale ) do Eem.
Najstarszy rdzeń wiertniczy w historii pochodzi z Antarktyki z Europejskiego Projektu EPICA (European Project for Ice Coring in Antarctica) 2004. Lód na głębokości 3270,2 m ma około 900 000 lat i zawiera informacje z ponad ośmiu cykli lodowcowych .
Lodowe tarcze
Z roku na rok odkłada się nowa warstwa lodu, tzw. warstwa roczna. Tak więc taka lądolodowa pokrywa lodowa składa się z wielu warstw lodu leżących jedna na drugiej. Odwierty wykonuje się zazwyczaj na wierzchołku lądolodu, tak zwanej osłonie lodowej , gdzie zachodzą głównie pionowe ruchy lodu, dzięki czemu unika się zakłóceń spowodowanych ruchami przepływu bocznego.
Pokrywy lodowe znajdują się głównie na Antarktydzie i Grenlandii . Niektóre mają ponad 3000 m miąższości i kilkaset tysięcy lat. Przeprowadzono jednak badania nad lodowcami w rejonach polarnych i umiarkowanych oraz w tropikach , takich jak Kilimandżaro ..
Ćwiczenie
Im głębsza warstwa roczna leży w lodzie, tym jest ona starsza i cieńsza, ponieważ ciężar leżących nad nią warstw ściska ją i umożliwia jej spływanie na bok. Jeśli zbadasz te poszczególne warstwy, możesz uzyskać bardzo dokładne informacje o konkretnych latach, licząc warstwy z góry. Miąższość poszczególnych warstw rocznych wskazuje na wielkość opadów .
Wskazania zdarzeń badane są zarówno pod kątem momentu ich wystąpienia, jak i ewentualnie istniejącej okresowości czasowej. Rdzenie lodowe są zawsze porównywane, tj. Oznacza to, że sprawdzane jest, czy zdarzenie można znaleźć w innym rdzeniu lodowym, ewentualnie uzyskanym w zupełnie innym miejscu, które nosi ślady z tego samego czasu.
Analiza rdzeni lodowych to wyjątkowa okazja do uzyskania informacji o klimacie Arktyki i Antarktyki na przestrzeni ostatnich dziesięcioleci, stuleci, tysiącleci, a nawet jeszcze dalej w czasie. Uważa się, że są one bardzo ważne dla badań nad klimatem , zwłaszcza dla badań nad zmianami klimatycznymi , globalnym ociepleniem i pytaniem, jaka część zmian klimatycznych jest antropogeniczna (wywołana przez człowieka).
zobacz także : Konsekwencje globalnego ocieplenia w Arktyce , Konsekwencje globalnego ocieplenia w Antarktyce
Analiza gazu
Lód zawiera małe bąbelki powietrza, które zostały uwięzione tysiące lat temu. Interesujące są gazy śladowe ; ich udział w powietrzu jest znacznie poniżej 1%. Badane są stężenia dwutlenku węgla i metanu , ponieważ te gazy cieplarniane wpływały na ówczesny klimat. Analiza izotopów berylu i węgla sugeruje aktywność słoneczną w tym czasie . Analiza temperatury odbywa się za pomocą części δ 18 sygnału O , między innymi . Ponadto, stosunek 2 H / 1 H ( deuter / wodór ) określa się, który zawiera dodatkowe informacje na temat temperatury parowania i kondensacji. Temperaturę powstawania opadów, a tym samym temperaturę powietrza w rejonach polarnych Ziemi, można zrekonstruować z rdzeni lodowych na przestrzeni prawie miliona lat. Stosunek 3 He do 4 He wskazuje na zmiany orientacji ziemskiego pola magnetycznego . Analizując uwięzione 81 Kr , można datować lód starszy niż 50 000 lat.
Analiza uwięzionych ciał stałych
Zawartość pyłu, koncentracja jonów lub niektórych pierwiastków pozwala na wyciągnięcie wniosków na temat cyrkulacji atmosferycznej i średniej siły wiatru panującej w momencie powstania.
Warstwy pyłu znajdujące się w rdzeniach lodowych mogą powstawać w wyniku erupcji wulkanicznych , które sporadycznie wywoływały zmiany klimatyczne. Datowanie erupcji za pomocą rdzeni lodowych jest znacznie dokładniejsze niż datowanie radiowęglowe . Przewodność lodzie dostarcza informacje o ilości osadów wulkanicznych z poprzednich erupcji. Petrograficznie szkło pochodzenia wulkanicznego bada się za pomocą mikroskopów elektronowych i spektrometrów mas jonów wtórnych . Konkretne stężenie niektórych tlenków i pierwiastków śladowych można następnie porównać z próbkami z danych erupcji wulkanicznych i przypisać. To nie tylko bada z temporalną rozdzielczością dziesięcioleci i stuleci, czy erupcja wulkanu miała konsekwencje związane z klimatem; Z drugiej strony sprawdza się również, czy skutki zmiany klimatu – takie jak odlodowacenie – miały weryfikowalny wpływ na aktywność wulkaniczną.
Ponadto można określić, czy znalezione ziarna pyłu są pochodzenia ziemskiego czy pozaziemskiego i ewentualnie pochodzą z uderzeń meteorytów lub mikrometeorytów. Poszukujemy śladowych ilości irydu (Ir) i osmu (Os). Stosunek 187 Os / 186 Os decyduje o tym, czy cząstki są pochodzenia wulkanicznego, czy można je przypisać uderzeniu meteorytu. Jeśli pierwiastki pochodzą ze skorupy ziemskiej, stosunek ten wynosi 400 do 1, dla meteorytów 3 do 1.
Inne substancje dostarczają wskazówek na temat historii środowiska i wpływu człowieka. W lądolodach Grenlandii, które w okresie 1100 p.n.e. Od 800 do 800 ne metale ciężkie, takie jak ołów, które były wykorzystywane w wydobyciu srebra w Europie i na Morzu Śródziemnym, były transportowane na północ przez prądy powietrzne i składowane w pokrywie lodowej. Stężenia ołowiu datowane na dokładny rok odpowiadają ściśle historii gospodarczej starożytności europejskiej, takiej jak kryzysy Cesarstwa Rzymskiego czy zawartość srebra w monetach rzymskich . W arktycznym lodzie morskim z 2014 i 2015 roku w litrze lodu znaleziono od 33 do 75 143 mikroplastików .
Zobacz też
literatura
- Willi Dansgaard : Mrożone Roczniki - Badania lądolodu Grenlandii . 2005, ISBN 87-990078-0-0 ( ku.dk [PDF; 6.8 MB ]).
- J. Jouzel: Krótka historia nauki o rdzeniach lodowych na przestrzeni ostatnich 50 lat . W: Klimat przeszłości . Listopad 2013, doi : 10.5194 / cp-9-2525-2013 .
- Chester C. Langway: Historia wczesnych rdzeni lodowych polarnych (= Raporty techniczne . TR-08-01). Styczeń 2008 ( ku.dk [PDF; 5.6 MB ]).
linki internetowe
Indywidualne dowody
- ↑ a b c d e Jean Jouzel: Krótka historia nauki o rdzeniach lodowych na przestrzeni ostatnich 50 lat . W: Klimat przeszłości . Listopad 2013, doi : 10.5194 / cp-9-2525-2013 .
- ^ Alfred Wegener Institute, projekt EPICA ( Memento od 25 lutego 2009 w Internet Archive )
- ↑ Uniwersytet w Jenie; M. Pirrung, M. Kunz-Pirrung, L. Viereck-Götte; Archiwa lądolodów i rdzeni lodowych ( Memento z 11 czerwca 2007 w Internet Archive )
- ↑ a b c Informacje ogólne na stronie projektu GISP2 .
- ↑ Notatnik GISP2 2
- ↑ Joseph R. McConnell i in.: Zanieczyszczenie ołowiem zarejestrowane w lodzie Grenlandii wskazuje, że europejskie emisje śledziły plagi, wojny i imperialną ekspansję w starożytności . W: Materiały Narodowej Akademii Nauk . 29 maja 2018, doi : 10.1073 / pnas.1721818115 .
- ↑ Ilka Peeken, Sebastian Primpke, Birte Beyer, Julia Gütermann, Christian Katlein, Thomas Krumpen, Melanie Bergmann, Laura Hehemann i Gunnar Gerdts: Arktyczny lód morski jest ważnym czasowym pochłaniaczem i środkiem transportu mikroplastiku . W: Komunikacja przyrodnicza . 2018, doi : 10.1038 / s41467-018-03825-5 .