Jaskinie lodowe: 800,000 lat klimatu w załamanach powietrza

SNÓW, KTÓRE NIE BYły ODWOŻONE

Wewnątrz Antarktydy i Groenlandii, zimowe opadanie śniegu jest tak rzadkie, że każe rok śniegu pozostaje na powierzchni do tego momentu, gdy nad nim spadnie kolejna warstwa. W ciągu wieków ciśnienie stojącego się zwiększającego śniegu przetwarza niższe warstwy w firn i potem w solidną lodowicę, zatrzaskując małych bąbelków atmosfery, która była obecna w chwili zamknięcia każdej warstwy przed powietrzem nad nią. Pochodząc po pionowej korecie z tych lodowców, przynosimy kontynuowany archiwum datowane atmosphere — najdłuższe korety z Antarktydy Wschodniej (EPICA Dome C) i nowszy projekt Beyond EPICA dotarły do około 800 000 lat, a w nowszych korecie przekraczających milion lat.

Dwa niezależne termometry w tym samym korecie lodowym

Lodowe koryt zawierają dwa oddzielne proxy temperatury. Pierwszy to sam lod: molekuły wody z isotope oęższego tlenu ¹⁸O evaporytoują mniej gotów, a więc padają lub padają jako deszcz w formie leżącą na powierzchni z mniejszym ilorazem ¹⁸O/¹⁶O niż lód o tym samym temperaturze. Iloraz δ¹⁸O (lub odpowiedni iloraz deuteru, δD) pozostawiony w leżącym na powierzchni śniegu jest bezpośrednim funkcjonałem temperatury, przy której zamarzł – niższa temperatura oznacza większą deplecję isotope oęższego. Drugim proxy jest sam zatrapiona w lodzie atmosfera: bąbki powietrza odłączone od firnu zachowują próbki rzeczywiste starych atmosfer, z których można bezpośrednio mierzyć koncentracje CO₂, metanu i azotu dwojazecznego, a nie wnioskować ich na podstawie proxy.

δ¹⁸O(‰) = ( (¹⁸O/¹⁶O)_próba / (¹⁸O/¹⁶O)_VSMOW - 1 ) × 1000 bardziej ujemny δ¹⁸O -> niższa temperatura zamarznięcia bąbek CO₂ (ppm) -> bezpośrednia próba atmosfery, bez potrzeby korzystania z proxy Ponieważ lod i powietrze w jego bąbkach nie są zamknięte dokładnie na tym samym poziomie – powietrze nadal rozprzestrzenia się przez porowaty firn przez wieki po zamknięciu lodu nad nim – koryta zawierają dobrze charakteryzowany offset wieku gazowego – wieku lodowego (oznaczany Δage), który naukowcy muszą poprawić przed dokładnym zrównywaniem rekordów temperatury i CO₂.

Dlatego, ponieważ lód i powietrze w jego bąbkach nie są zamknięte dokładnie na tym samym poziomie – powietrze nadal rozprzestrzenia się przez porowaty firn przez wieki po zamknięciu lodu nad nim – koryta zawierają dobrze charakteryzowany offset wieku gazowego – wieku lodowego (oznaczany Δage), który naukowcy muszą poprawić przed dokładnym zrównywaniem rekordów temperatury i CO₂.

δ18O(‰) = ( (18O/16O)_sample / (18O/16O)_VSMOW - 1 ) × 1000
  more negative δ18O  ->  colder condensation temperature
  bubble CO2 (ppm)    ->  direct atmospheric sample, no proxy needed

Liczenie lat: warstwy i miejsca, gdzie one się kończą

Na powierzchni, roczne warstwy są widoczne jako alternujące pasy letnie/wiosenne zawartości pyłu, stratigrafii lub cyklicznych izotopowych sezonowych zmian, które można liczyć podobnie jak pęcherze drzew – co daje dokładne datowanie na podstawie roczników dla ostatnich kilku tysięcy lat. Dalsza w głąb, warstwy zaczerpnięte są do milimetrów i stają się niemożliwe do osobnego liczenia, dlatego chronologie przesuwają się na modelowanie ruchu lodu (fizyczne symulowanie tego, jak lód się skraca podczas przemieszczania się i ukrywania) sprawdzane za pomocą znanych horizontów referencyjnych – warstw popiołu wulkanicznego z datowanych wybuchów wulkanicznych oraz pasm zmiennych atmosferycznej metany, które pojawiają się niemal jednocześnie w obu polarnych rekordach.

Główne wyniki: temperatura i dychotomida karbonowata ruchoma razem

Narysowane na okresie 800 tysięcy lat, temperatura antarktycka i atmosferyczna dychotomida karbonowata pokazują zaskakującą korelację w osiem cyklach lodowcowych-i-nielodowcowych. Dychotomida karbonowata oscyluje między około 180 ppm podczas okresów lodowcowych a 280 ppm podczas okresów nielodowcowych — nigdy nie zbliża się do wartości ponad 420 ppm pomiarowych na Maunie Loa. Precyzyjne datowanie końców okresów pokazuje, że podnieść temperatury antarktycznej zaczyna się około kilku wieków przed wzrostem dychotomii karbonowej, co jest zgodne z akceptowanym mechanizmem: zmiany orbitalne (cykle Milankovitza) spowodują początkowe podnieście temperatury, które powodują wydzielanie dychotomii karbonowej z oceanu i zwiększenie ciepła poprzez efekt domu — pętlę zwrotną, a nie dychotomię karbonową jako jedynego przyczynnika do rozpoczęcia każdego cyklu.

Co symulacja pokazuje

Ta symulacja stosuje warstwy jądra od powierzchni w dół, pozwalając Ci przesuwać się po głębokości i obserwować ewolucję sztucznej śladu δ¹⁸O i CO₂ razem, z podświetlonymi warstwami glaciajarnymi i interglaciajarnymi, które pokazują, jak mocno te dwa przystosowania korelują po przezwyciężeniu nieregularnych kilku pierwszych metrów kompresji firnu.

Często zadawane pytania