stringtranslate.com

Ледяное ядро

Ледяной керн выскальзывают из буровой бочки вбок
Образец ледяного керна, взятый из бура

Ледяной керн — это образец керна , который обычно извлекается из ледникового щита или высокогорного ледника . Поскольку лед образуется в результате постепенного накопления годовых слоев снега, нижние слои старше верхних, а ледяное ядро ​​содержит лед, образовавшийся в течение ряда лет. Керны бурят ручными шнеками (для неглубоких скважин) или электросверлами; они могут достигать глубины более двух миль (3,2 км) и содержать лед возрастом до 800 000 лет.

Физические свойства льда и материала, заключенного в нем, можно использовать для реконструкции климата в возрастном диапазоне ядра. Пропорции различных изотопов кислорода и водорода дают информацию о древних температурах , а воздух , заключенный в крошечные пузырьки, может быть проанализирован для определения уровня атмосферных газов, таких как углекислый газ . Поскольку тепловой поток в большом ледяном покрове очень медленный, температура скважины является еще одним индикатором температуры в прошлом. Эти данные можно объединить, чтобы найти климатическую модель , которая лучше всего соответствует всем доступным данным.

Примеси в ледяных кернах могут зависеть от местоположения. Прибрежные районы с большей вероятностью содержат материалы морского происхождения, такие как ионы морской соли . Ледяные керны Гренландии содержат слои принесенной ветром пыли , что связано с холодными и засушливыми периодами в прошлом, когда холодные пустыни подвергались ветром. Радиоактивные элементы, как естественного происхождения, так и созданные в результате ядерных испытаний , можно использовать для датировки слоев льда. Некоторые вулканические события, которые были достаточно мощными, чтобы разослать материал по всему земному шару, оставили следы во многих различных ядрах, которые можно использовать для синхронизации их временных шкал.

Ледяные керны изучаются с начала 20 века, несколько кернов были пробурены по итогам Международного геофизического года (1957–1958). Были достигнуты глубины более 400 м, рекорд, который был продлен в 1960-х годах до 2164 м на станции Берд в Антарктиде. Советские проекты ледового бурения в Антарктиде включают в себя десятилетия работы на станции Восток , самая глубокая часть которой достигает 3769 метров. За прошедшие годы было завершено множество других глубоких кернов в Антарктике, включая проект Западно-Антарктического ледникового щита , а также керны, находящиеся под управлением Британской антарктической службы и Международной трансантарктической научной экспедиции . В Гренландии серия совместных проектов началась в 1970-х годах с проекта «Гренландский ледниковый щит» ; существовало несколько последующих проектов, самый последний из которых - Проект ледового керна Восточной Гренландии , первоначально предполагалось, что строительство глубокого керна в восточной Гренландии будет завершено в 2020 году, но затем было отложено. [1]

Структура ледяных щитов и кернов

Ученый в снежной яме
Отбор проб с поверхности ледника Таку на Аляске. Между поверхностным снегом и голубым ледниковым льдом находится все более плотный фирн .

Ледяной керн — это вертикальная колонна в леднике, в которой отбираются слои, образовавшиеся в результате годового цикла снегопадов и таяния. [2] По мере накопления снега каждый слой давит на нижние слои, делая их более плотными, пока они не превращаются в фирн . Фирн недостаточно плотный, чтобы препятствовать выходу воздуха; но при плотности около 830 кг/м 3 он превращается в лед, а воздух внутри запечатывается в пузырьки, которые отражают состав атмосферы на момент образования льда. [3] Глубина, на которой это происходит, варьируется в зависимости от местоположения, но в Гренландии и Антарктике она колеблется от 64 м до 115 м. [4] Поскольку скорость снегопадов варьируется от места к месту, возраст фирна, когда он превращается в лед, сильно различается. В лагере Summit в Гренландии глубина составляет 77 м, а возраст льда 230 лет; у Купола С в Антарктиде глубина 95 м, возраст 2500 лет. [5] По мере нарастания новых слоев давление увеличивается, и примерно на высоте 1500 м кристаллическая структура льда меняется с гексагональной на кубическую, позволяя молекулам воздуха перемещаться в кубические кристаллы и образовывать клатрат . Пузырьки исчезают, а лед становится более прозрачным. [3]

Два или три фута снега могут превратиться в лед менее чем в фут. [3] Из-за вышеуказанного веса более глубокие слои льда становятся тоньше и вытекают наружу. Лед по краям ледника теряется из-за айсбергов или летнего таяния, и общая форма ледника не сильно меняется со временем. [6] Выходящий поток может исказить слои, поэтому желательно бурить глубокие ледяные керны в местах, где поток очень слабый. Их можно обнаружить с помощью карт линий потока. [7]

Примеси во льду предоставляют информацию об окружающей среде с момента их осаждения. К ним относятся сажа, пепел и другие виды частиц от лесных пожаров и вулканов ; изотопы, такие как бериллий-10, созданные космическими лучами ; микрометеориты ; и пыльца . [2] Самый нижний слой ледника, называемый базальным льдом, часто образуется из подледниковой талой воды, которая вновь замерзла. Его мощность может достигать примерно 20 м, и хотя он имеет научную ценность (например, может содержать подледниковые микробные популяции), [8] он часто не сохраняет стратиграфическую информацию. [9]

Керны часто бурят в таких регионах, как Антарктида и центральная Гренландия, где температура почти никогда не бывает настолько высокой, чтобы вызвать таяние, но летнее солнце все же может изменить снег. В полярных районах солнце видно днем ​​и ночью летом и невидимо всю зиму. Это может привести к сублимации снега , в результате чего верхний дюйм или около того станет менее плотным. Когда солнце приближается к самой низкой точке неба, температура падает, и на верхнем слое образуется иней . Погребенный под снегом последующих лет, крупнозернистый иней сжимается в более легкие слои, чем зимний снег. В результате в ледяном керне можно увидеть чередующиеся полосы более светлого и темного льда. [10]

Керн

Чертеж цилиндра с двумя винтовыми фланцами вокруг него и режущими зубьями внизу.
Ледобур запатентован в 1932 году; конструкция очень похожа на современные шнеки, используемые для неглубокого бурения. [11]

Ледяные керны собираются путем разрезания цилиндра со льдом таким образом, чтобы его можно было доставить на поверхность. Ранние керны часто собирались ручными шнеками , и их до сих пор используют для проделывания коротких скважин. Конструкция шнеков для ледяных кернов была запатентована в 1932 году и с тех пор мало изменилась. Шнек представляет собой, по сути, цилиндр с винтовыми металлическими ребрами (известными как лопасти), обернутыми снаружи, на нижнем конце которых расположены режущие лезвия. Ручные шнеки можно вращать с помощью Т-образной рукоятки или ручки-скобы , а некоторые из них можно прикрепить к ручным электродрелям для обеспечения вращения. С помощью треноги для опускания и подъема шнека можно извлекать керны глубиной до 50 м, но практический предел составляет около 30 м для шнеков с приводом от двигателя и меньше для ручных шнеков. Ниже этой глубины используются электромеханические или термические сверла. [11]

Режущий аппарат сверла находится на нижнем конце бурового ствола, трубки, которая окружает керн, когда сверло режет вниз. Черенки (куски льда , срезанные дрелью) необходимо вытягивать из лунки и утилизировать, иначе они снизят эффективность резания дрели. [12] Их можно удалить, уплотнив их в стенки скважины или в керн, путем циркуляции воздуха (сухое бурение), [12] [13] или с помощью бурового раствора (мокрое бурение). [14] Сухое бурение ограничено глубиной около 400 м, так как ниже этой точки отверстие закроется, поскольку лед деформируется под весом льда выше. [15]

Буровые растворы выбираются так, чтобы сбалансировать давление, чтобы скважина оставалась стабильной. [13] Жидкость должна иметь низкую кинематическую вязкость для сокращения времени спуска (времени, необходимого для вытягивания бурового оборудования из скважины и возврата его на забой скважины). Поскольку для извлечения каждого сегмента керна требуется спускоподъемно-спускоподъемный механизм, более медленная скорость прохождения бурового раствора может значительно увеличить время проекта — год или больше для глубокой скважины. Жидкость должна как можно меньше загрязнять лед; он должен иметь низкую токсичность , обеспечивать безопасность и минимизировать воздействие на окружающую среду; он должен быть доступен по разумной цене; и его должно быть относительно легко транспортировать. [16] Исторически сложилось так, что существовало три основных типа растворов для бурения льда: двухкомпонентные растворы на основе керосиноподобных продуктов, смешанных с фторуглеродами для увеличения плотности; спиртовые соединения, включая водные растворы этиленгликоля и этанола ; и сложные эфиры , включая н-бутилацетат . Были предложены новые жидкости, в том числе новые жидкости на основе сложных эфиров, низкомолекулярные диметилсилоксановые масла, эфиры жирных кислот и жидкости на основе керосина, смешанные с пенообразователями. [17]

Роторное бурение является основным методом добычи полезных ископаемых, его также используют для бурения льда. В нем используется колонна бурильных труб , вращающаяся сверху, а буровой раствор закачивается вниз по трубе и возвращается обратно вокруг нее. Шлам удаляется из жидкости в верхней части скважины, а затем жидкость закачивается обратно вниз. [14] Этот подход требует длительного времени спуска, поскольку вся бурильная колонна должна быть поднята из скважины, и каждый отрезок трубы должен быть отдельно отсоединен, а затем снова подсоединен при повторной установке бурильной колонны. [12] [18] Наряду с логистическими трудностями, связанными с доставкой тяжелого оборудования на ледниковые щиты, это делает традиционные роторные буровые установки непривлекательными. [12] Напротив, буры на кабеле позволяют извлекать колонковый ствол из буровой установки, пока он еще находится на дне скважины. Колонковый ствол поднимают на поверхность и извлекают керн; ствол снова опускается и снова соединяется с буровым агрегатом. [19] Другой альтернативой являются буровые установки с гибкой бурильной колонной, в которых бурильная колонна достаточно гибкая, чтобы ее можно было свернуть, когда она находится на поверхности. Это избавляет от необходимости отключать и повторно подключать трубы во время поездки. [18]

Нижняя часть ледобура
Механическая сверлильная головка с режущими зубьями

Необходимость в колонне бурильных труб, проходящей от поверхности до забоя скважины, может быть устранена путем подвешивания всей скважинной компоновки на бронированном кабеле, передающем мощность к забойному двигателю. Эти дрели с тросовой подвеской можно использовать как для неглубоких, так и для глубоких отверстий; им требуется устройство противодействия крутящему моменту, такое как листовые пружины , которые прижимаются к скважине, чтобы предотвратить вращение бурового агрегата вокруг буровой головки при резке керна. [20] Буровой раствор обычно циркулирует вниз по внешней стороне бура и обратно между керном и колонковым стволом; шлам хранится в скважинной компоновке, в камере над керном. После извлечения керна камера для шлама опорожняется для следующего прохода. Некоторые буры были разработаны для извлечения второго кольцевого керна за пределами центрального керна, и в этих бурах пространство между двумя кернами можно использовать для циркуляции. Буры с тросовой подвеской зарекомендовали себя как наиболее надежная конструкция для бурения глубокого льда. [21] [22]

Также можно использовать термические сверла, которые разрезают лед за счет электрического нагрева буровой головки, но у них есть некоторые недостатки. Некоторые из них предназначены для работы на холодном льду; у них высокое энергопотребление, а выделяемое ими тепло может ухудшить качество извлеченного ледяного керна. В результате ранние термические буры, предназначенные для использования без бурового раствора, были ограничены по глубине; более поздние версии были модифицированы для работы в отверстиях, заполненных жидкостью, но это сократило время спуска, и эти сверла сохранили проблемы более ранних моделей. Кроме того, термобуры, как правило, громоздки, и их нецелесообразно использовать в районах, где существуют логистические трудности. Более поздние модификации включают использование антифриза , который устраняет необходимость нагрева узла дрели и, следовательно, снижает энергопотребление дрели. [23] В бурах с горячей водой используются струи горячей воды, направляемые на буровую головку, чтобы растопить воду вокруг керна. Недостатки заключаются в том, что трудно точно контролировать размеры скважины, керн нелегко поддерживать в стерильном состоянии, а нагрев может вызвать термический шок керна. [24]

При бурении в умеренном льду термобуры имеют преимущество перед электромеханическими (ЭМ) бурами: лед, растопленный под давлением, может повторно замерзнуть на ЭМ-сверлах, снижая эффективность резания, и может засорить другие части механизма. ЭМ-буры также с большей вероятностью разрушат ледяные керны там, где лед находится под сильным напряжением. [25]

При бурении глубоких скважин, требующих бурового раствора, скважину необходимо обсадить (снабдить цилиндрической обделкой), так как в противном случае буровой раствор будет поглощен снегом и фирном. Кожух должен доходить до непроницаемых слоев льда. Для установки обсадной трубы можно использовать неглубокий шнек для создания пилотного отверстия, которое затем расширяется (расширяется) до тех пор, пока оно не станет достаточно широким, чтобы вместить обсадную трубу; Также можно использовать шнек большого диаметра, что позволяет избежать необходимости расширения. Альтернативой обсадной колонне является использование воды в скважине для насыщения пористого снега и фирна; вода со временем превращается в лед. [4]

Ледяные керны с разных глубин не все одинаково востребованы научными исследователями, что может привести к нехватке ледяных кернов на определенных глубинах. Для решения этой проблемы была проведена работа над технологией бурения повторных кернов: дополнительных кернов, извлеченных путем бурения боковой стенки скважины на глубинах, представляющих особый интерес. Повторные керны были успешно извлечены на водоразделе WAIS в сезоне бурения 2012–2013 гг. На четырех разных глубинах. [26]

Крупные керновые проекты

Логистика любого проекта по отбору керна сложна, поскольку места обычно труднодоступны и могут находиться на большой высоте. Крупнейшие проекты требуют многих лет планирования и лет реализации, и обычно они выполняются международными консорциумами. Например, проект EastGRIP, который по состоянию на 2017 год осуществляет бурение в восточной Гренландии, находится в ведении Центра льда и климата ( Институт Нильса Бора , Копенгагенский университет ) в Дании [ 27] и включает в себя представителей 12 стран . комитет. [28] В течение сезона буровых работ в лагере работают десятки людей, [29] а логистическая поддержка включает в себя возможность воздушной перевозки, предоставляемую Национальной гвардией США с использованием транспортных самолетов «Геркулес» , принадлежащих Национальному научному фонду . [30] В 2015 году команда EastGRIP перенесла помещения лагеря из NEEM, бывшего места бурения кернов льда в Гренландии, на площадку EastGRIP. [31] Ожидается, что бурение продолжится как минимум до 2020 года. [32]

Основная обработка

Ученый стоит на скамейке и распиливает ледяной керн
Распиловка сердцевины GRIP

При некоторых различиях между проектами между бурением и окончательным хранением ледяного керна должны выполняться следующие этапы. [33]

Бур удаляет кольцо льда вокруг керна, но не разрезает его. Подпружиненный рычаг, называемый кернодержателем, может отломать керн и удерживать его на месте, пока он поднимается на поверхность. Затем керн извлекают из бурового ствола, обычно раскладывая его ровно так, чтобы керн мог выскользнуть на подготовленную поверхность. [33] Керн необходимо очищать от бурового раствора по мере его извлечения; для проекта по отбору керна WAIS Divide для облегчения этой работы была установлена ​​вакуумная система. Поверхность, на которую устанавливается керн, должна быть максимально точно совмещена со стволом бура, чтобы свести к минимуму механическое воздействие на керн, который может легко сломаться. Температура окружающей среды поддерживается значительно ниже нуля, чтобы избежать термического шока. [34]

Ведется журнал с информацией о керне, включая его длину и глубину, с которой он был извлечен, а керн может быть помечен, чтобы показать его ориентацию. Обычно его разрезают на более короткие части, стандартная длина в США составляет один метр. Затем керны хранятся на месте, обычно в помещении ниже уровня снега, чтобы упростить поддержание температуры, хотя можно использовать дополнительное охлаждение. Если необходимо удалить больше бурового раствора, керны можно обдуть воздухом. Отбираются любые пробы, необходимые для предварительного анализа. Затем ядро ​​упаковывают в пакеты, часто в полиэтилен , и хранят для транспортировки. Добавляется дополнительная упаковка, включая набивочный материал. Когда керны вывозятся с буровой площадки, кабина самолета не отапливается, что помогает поддерживать низкую температуру; при транспортировке на корабле их следует хранить в холодильной установке. [34]

В мире есть несколько мест, где хранятся ледяные керны, например, Национальная лаборатория ледяных кернов в США. Эти места предоставляют образцы для тестирования. Значительная часть каждого ядра архивируется для будущего анализа. [34] [35]

Хрупкий лед

На глубине, известной как зона хрупкого льда, пузырьки воздуха задерживаются во льду под большим давлением. Когда ядро ​​выносится на поверхность, пузырьки могут оказывать напряжение, превышающее предел прочности льда, что приводит к образованию трещин и отколов . [36] На большей глубине воздух превращается в клатраты, и лед снова становится стабильным. [36] [37] На участке WAIS Divide зона хрупкого льда находилась на глубине от 520 м до 1340 м. [36]

Из зоны хрупкого льда обычно возвращаются образцы более низкого качества, чем из остальной части керна. Можно предпринять некоторые шаги, чтобы облегчить проблему. Внутри бурового ствола можно разместить облицовки, чтобы изолировать керн до того, как он будет поднят на поверхность, но это затрудняет очистку бурового раствора. При бурении полезных ископаемых специальная техника может доставлять образцы керна на поверхность при забойном давлении, но это слишком дорого для труднодоступных мест большинства буровых площадок. Поддержание перерабатывающих предприятий при очень низких температурах ограничивает термические удары. Керны наиболее хрупкие на поверхности, поэтому другой подход — разбить их в яме на отрезки длиной 1 м. Выдавливание керна из бурового ствола в сеть помогает сохранить его целостность, если он разобьется. Хрупкие керны также часто оставляют на хранение на буровой площадке в течение некоторого времени, вплоть до года между сезонами бурения, чтобы лед постепенно расслабился. [36] [38]

Данные ледяного керна

Встречаться

На ледяных кернах проводится множество различных видов анализа, включая визуальный подсчет слоев, тесты на электропроводность и физические свойства, а также анализы на наличие газов, частиц, радионуклидов и различных молекулярных частиц . Чтобы результаты этих тестов были полезны при реконструкции палеосреды , должен быть способ определить взаимосвязь между глубиной и возрастом льда. Самый простой подход — подсчитать слои льда, соответствующие первоначальным годовым слоям снега, но это не всегда возможно. Альтернативой является моделирование накопления и потока льда, чтобы предсказать, сколько времени потребуется данному снегопаду, чтобы достичь определенной глубины. Другой метод заключается в корреляции радионуклидов или следов атмосферных газов с другими временными шкалами, такими как периодичность параметров орбиты Земли . [39]

Трудность датирования ледяных кернов заключается в том, что газы могут диффундировать через фирн, поэтому лед на заданной глубине может быть значительно старше, чем газы, попавшие в него. В результате существует две хронологии для данного ледяного ядра: одна для льда и одна для захваченных газов. Чтобы определить взаимосвязь между ними, были разработаны модели глубины, на которой газы задерживаются в данном месте, но их предсказания не всегда оказывались надежными. [40] [41] В местах с очень небольшим количеством снегопадов, таких как Восток , неопределенность в разнице между возрастом льда и газа может составлять более 1000 лет. [42]

Плотность и размер пузырьков, запертых во льду, позволяют судить о размере кристаллов в момент их образования. Размер кристалла связан со скоростью его роста, которая, в свою очередь, зависит от температуры, поэтому свойства пузырьков можно объединить с информацией о скорости накопления и плотности фирна, чтобы рассчитать температуру образования фирна. [43]

Радиоуглеродное датирование можно использовать для определения углерода в захваченном CO.
2. В полярных ледниковых щитах содержится около 15–20 мкг углерода в виде CO.
2в каждом килограмме льда, а также могут присутствовать карбонатные частицы из перенесенной ветром пыли ( лёсса ). Совместно _
2можно выделить путем сублимации льда в вакууме, поддерживая температуру достаточно низкой, чтобы лесс не отдавал углерод. Результаты необходимо скорректировать на наличие14C создается непосредственно во льду космическими лучами, и величина поправки сильно зависит от местоположения ледяного ядра. Исправления для14
Угарный газ , полученный в результате ядерных испытаний, оказывает гораздо меньшее влияние на результаты. [44] Углерод в твердых частицах также можно датировать путем разделения и тестирования водонерастворимых органических компонентов пыли. Обычно обнаруживаемые очень небольшие количества требуют использования не менее 300 г льда, что ограничивает возможность метода точно определить возраст глубин керна. [45]

Временные шкалы ледяных кернов из одного и того же полушария обычно можно синхронизировать с помощью слоев, которые включают материал вулканических событий. Сложнее связать временные шкалы в разных полушариях. Событие Лашампа , геомагнитная инверсия, произошедшая около 40 000 лет назад, можно идентифицировать по ядрам; [46] [47] вдали от этой точки измерения таких газов, как CH
4( метан ) можно использовать для связи хронологии ядра Гренландии (например) с ядром Антарктики. [48] ​​[49] В тех случаях, когда вулканическая тефра перемежается со льдом, ее можно датировать с помощью аргона/аргона и, следовательно, обеспечить фиксированные точки для датировки льда. [50] [51] Распад урана также использовался для датировки ледяных кернов. [50] [52] Другой подход заключается в использовании методов байесовской вероятности для поиска оптимальной комбинации нескольких независимых записей. Этот подход был разработан в 2010 году и с тех пор воплощен в программном инструменте DatIce. [53] [54]

Граница между плейстоценом и голоценом , произошедшая около 11 700 лет назад, теперь формально определена со ссылкой на данные по кернам льда Гренландии. Формальные определения стратиграфических границ позволяют ученым в разных местах сопоставлять свои выводы. Они часто включают в себя летописи окаменелостей, которых нет в ледяных кернах, но керны содержат чрезвычайно точную палеоклиматическую информацию, которую можно соотнести с другими климатическими показателями. [55]

Датирование ледниковых щитов оказалось ключевым элементом в определении дат палеоклиматических записей. По словам Ричарда Элли , «во многих отношениях ледяные керны являются «розеттскими камнями», которые позволяют создать глобальную сеть точно датированных палеоклиматических записей с использованием лучших возрастов, определенных в любой точке планеты». [43]

Визуальный анализ

Ряд темных и светлых полос со стрелками, обозначающими более светлые полосы.
Срез ледяного керна GISP 2 длиной 19 см с высоты 1855 м, показывающий структуру годового слоя, освещенную снизу оптоволоконным источником. Разрез содержит 11 годовых слоев, причем летние слои (показаны стрелками) расположены между более темными зимними слоями. [56]

На кернах видны видимые слои, соответствующие ежегодному снегопаду на керне. Если в свежем снегу выкопать пару ям с тонкой стенкой между ними и одну из ям накрыть крышей, то наблюдатель в крытой яме увидит слои, просвечивающие сквозь солнечный свет. В шестифутовой яме может быть видно что угодно, от менее чем года снега до нескольких лет снега, в зависимости от местоположения. Столбы, оставленные в снегу из года в год, показывают количество накопленного снега каждый год, и это можно использовать для проверки того, что видимый слой в снежной яме соответствует снегопаду за один год. [57]

В центральной Гренландии в обычный год выпадает два или три фута зимнего снега плюс несколько дюймов летнего снега. Когда он превратится в лед, два слоя составят не более фута льда. Слои, соответствующие летнему снегу, будут содержать более крупные пузырьки, чем зимние, поэтому чередующиеся слои остаются видимыми, что позволяет отсчитывать ядро ​​и определять возраст каждого слоя. [58] По мере того, как глубина увеличивается до такой степени, что структура льда превращается в клатрат, пузырьки больше не видны, и слои больше не видны. Слои пыли теперь могут стать видимыми. Лед из кернов Гренландии содержит пыль, переносимую ветром; пыль появляется наиболее сильно в конце зимы и выглядит как мутные серые слои. Эти слои прочнее и их легче увидеть в прошлом, когда климат Земли был холодным, сухим и ветреным. [59]

Любой метод подсчета слоев в конечном итоге сталкивается с трудностями, поскольку поток льда приводит к тому, что слои становятся тоньше и их становится все труднее увидеть с увеличением глубины. [60] Проблема становится более острой в тех местах, где накопление является высоким; места с низким уровнем накопления, такие как центральная Антарктида, должны быть датированы другими методами. [61] Например, на Востоке подсчет слоев возможен только до возраста 55 000 лет. [62]

Во время летнего таяния растаявший снег повторно замерзает в снегу и фирне, а образовавшийся слой льда имеет очень мало пузырьков, поэтому его легко распознать при визуальном осмотре керна. Идентификация этих слоев, как визуально, так и путем измерения плотности ядра в зависимости от глубины, позволяет рассчитать процент признаков таяния (MF): MF, равный 100%, будет означать, что каждый год отложения снега демонстрируют признаки таяния. Расчеты MF усредняются по нескольким объектам или длительным периодам времени, чтобы сгладить данные. Графики данных МФ с течением времени показывают изменения климата и показывают, что с конца 20-го века скорость таяния увеличивается. [63] [64]

Помимо ручного контроля и регистрации особенностей, выявленных при визуальном осмотре, керны можно сканировать оптически, чтобы получить цифровую визуальную запись. Для этого необходимо разрезать сердцевину вдоль, чтобы получилась плоская поверхность. [65]

Изотопный анализ

Изотопный состав кислорода в ядре можно использовать для моделирования температурной истории ледникового щита. Кислород имеет три стабильных изотопа:16О ,17О и18О. _ [66] Соотношение между18
О и16
О указывает температуру, когда выпал снег. [67] Потому что16
О легче, чем18
О , вода, содержащая16
O несколько чаще превращается в пар, а вода, содержащая18
O с несколько большей вероятностью конденсируется из пара в кристаллы дождя или снега. При более низких температурах разница более заметна. Стандартный метод записи18
О /16
Соотношение O означает вычитание соотношения в стандарте, известном как стандарт средней океанской воды (SMOW): [67]

где знак ‰ указывает части на тысячу . [67] Образец с тем же18
О /16
Коэффициент O , поскольку SMOW имеет δ 18 O.0‰; образец, обедненный18
O имеет отрицательное δ 18 O. [67] Объединение δ 18 Oизмерения образца ледяного керна с температурой скважины на той глубине, откуда он был получен, дают дополнительную информацию, в некоторых случаях приводящую к значительным поправкам к температурам, выведенным по δ 18 Oданные. [68] [69] Не все скважины могут быть использованы в этом анализе. Если в прошлом на этом участке наблюдалось значительное таяние, скважина больше не будет сохранять точные данные о температуре. [70]

Водородные соотношения также можно использовать для расчета температурной истории. Дейтерий (2
H или D) тяжелее водорода (1
H ) и повышает вероятность конденсации воды и снижает вероятность ее испарения. Отношение δ D можно определить так же, как δ 18 O. [71] [72] Существует линейная зависимость между δ 18 Oи δ D: [73]

где d — избыток дейтерия. Когда-то считалось, что это означает, что нет необходимости измерять оба соотношения в данном ядре, но в 1979 году Мерливат и Жузель показали, что избыток дейтерия отражает температуру, относительную влажность и скорость ветра океана, где возникла влага. С тех пор принято измерять и то, и другое. [73]

Записи изотопов воды, проанализированные в кернах из лагерей Сенчури и Дай-3 в Гренландии, сыграли важную роль в открытии событий Дансгаарда-Эшгера — быстрого потепления в начале межледниковья с последующим более медленным охлаждением. [74] Были изучены и другие изотопные отношения, например, соотношение между13
С и12
C может предоставить информацию о прошлых изменениях в углеродном цикле . Сочетание этой информации с записями уровней углекислого газа, также полученными из ледяных кернов, дает информацию о механизмах изменения содержания CO .
2через некоторое время. [75]

Палеоатмосферный отбор проб

Три графика, расположенные один над другим; Визуально видно, что CO2 и температура коррелируют; график пыли обратно коррелирует с двумя другими
График содержания CO 2 (зеленый), реконструированной температуры (синий) и пыли (красный) из ледяного керна Востока за последние 420 000 лет.
График, показывающий взаимосвязь между глубиной под поверхностью и долей поверхностной концентрации на поверхности для нескольких газов.
Озоноразрушающие газы в гренландском фирне. [76]

В 1960-х годах стало понятно, что анализ воздуха, заключенного в ледяных кернах, предоставит полезную информацию о палеоатмосфере , но только в конце 1970-х годов был разработан надежный метод извлечения. Ранние результаты включали демонстрацию того, что CO
2концентрация была на 30% меньше во время последнего ледникового максимума , чем непосредственно перед началом индустриальной эпохи. Дальнейшие исследования продемонстрировали надежную корреляцию между CO
2уровни и температура рассчитаны на основе данных изотопов льда. [77]

Потому что Ч.
4(Метан) производится в озерах и водно-болотных угодьях , его количество в атмосфере коррелирует с силой муссонов , которые, в свою очередь, коррелируют с силой летней инсоляции в низких широтах . Поскольку инсоляция зависит от орбитальных циклов , для которых временная шкала доступна из других источников, CH
4может быть использован для определения взаимосвязи между глубиной керна и возрастом. [61] [62] Н
2Уровни O (закиси азота) также коррелируют с ледниковыми циклами, хотя при низких температурах график несколько отличается от графика CO.
2и СН
4графики. [77] [78] Аналогично соотношение между N
2(азот) и O
2(кислород) можно использовать для датировки ледяных кернов: поскольку воздух постепенно захватывается снегом, превращающимся в фирн, а затем в лед, O
2теряется легче, чем N
2, а относительное количество O
2коррелирует с силой местной летней инсоляции. Это означает, что захваченный воздух сохраняется в соотношении O
2до Н
2, запись летней инсоляции и, следовательно, объединение этих данных с данными орбитального цикла позволяет установить схему датирования ледяных кернов. [61] [79]

Диффузия внутри слоя фирна вызывает и другие изменения, которые можно измерить. Гравитация приводит к обогащению более тяжелых молекул в нижней части газового столба, при этом степень обогащения зависит от разницы в массе между молекулами. Более низкие температуры приводят к тому, что более тяжелые молекулы становятся более обогащенными в нижней части колонны. Эти процессы фракционирования в захваченном воздухе, определяемые измерением15
Н /14
Соотношение N и неона , криптона и ксенона использовались для определения толщины слоя фирна и определения другой палеоклиматической информации, такой как средние температуры океана в прошлом. [69] Некоторые газы, такие как гелий , могут быстро диффундировать сквозь лед, поэтому для получения точных данных может потребоваться тестирование этих «летучих газов» в течение нескольких минут после извлечения ядра. [34] Хлорфторуглероды (ХФУ), которые способствуют парниковому эффекту , а также вызывают потерю озона в стратосфере , [80] могут быть обнаружены в кернах льда примерно после 1950 года; почти все ХФУ в атмосфере были созданы в результате деятельности человека. [80] [81]

В ядрах Гренландии во время климатических переходов при анализе может наблюдаться избыток CO 2 в пузырьках воздуха из-за образования CO 2 кислотными и щелочными примесями. [82]

Гляциохимия

Летний снег в Гренландии содержит немного морской соли, приносимой ветром из окружающих вод; зимой его меньше, когда большая часть морской поверхности покрыта паковым льдом. Точно так же перекись водорода появляется только в летнем снеге, поскольку для ее производства в атмосфере требуется солнечный свет. Эти сезонные изменения можно обнаружить, поскольку они приводят к изменениям электропроводности льда . Размещение двух электродов под высоким напряжением между ними на поверхности ледяного керна позволяет измерить проводимость в этой точке. Перетаскивая их по длине ядра и записывая проводимость в каждой точке, получаем график, показывающий годовую периодичность. Такие графики также определяют химические изменения, вызванные несезонными событиями, такими как лесные пожары и крупные извержения вулканов. Когда известное вулканическое событие, такое как извержение Лаки в Исландии в 1783 году, может быть идентифицировано в записях ледяного керна, это обеспечивает перекрестную проверку возраста, определенного путем подсчета слоев. [83] Материал из Лаки можно обнаружить в кернах льда Гренландии, но он не распространился до Антарктиды; извержение Тамборы в Индонезии в 1815 году привело к выбросу материала в стратосферу, и его можно обнаружить как в ледяных кернах Гренландии, так и в Антарктике. Если дата извержения неизвестна, но ее можно идентифицировать в нескольких кернах, то датировка льда, в свою очередь, может дать дату извержения, которую затем можно использовать в качестве эталонного слоя. [84] Это было сделано, например, при анализе климата в период с 535 по 550 год нашей эры, который, как считалось, находился под влиянием неизвестного ранее тропического извержения примерно в 533 году нашей эры; но которое, как оказалось, было вызвано двумя извержениями: одним в 535 или начале 536 г. н.э., а вторым - в 539 или 540 г. н.э. [85] Есть и более древние ориентиры, такие как извержение Тобы около 72 000 лет назад. [84]

В кернах льда было обнаружено множество других элементов и молекул. [86] В 1969 году было обнаружено, что уровень свинца во льду Гренландии увеличился более чем в 200 раз по сравнению с доиндустриальными временами, а также увеличение содержания других элементов, производимых в результате промышленных процессов, таких как медь , кадмий и цинк . было записано. [87] Наличие азотной и серной кислоты ( HNO3и Х
2ТАК
4Можно показать, что ) в осадках коррелирует с увеличением сгорания топлива с течением времени. Метансульфонат (MSA) ( CH
3ТАК−
3) производится в атмосфере морскими организмами, поэтому записи ледяных кернов MSA предоставляют информацию об истории океанической среды. Оба перекиси водорода ( H2О2) и формальдегид ( HCHO ) были изучены, а также органические молекулы, такие как технический углерод , которые связаны с выбросами растительности и лесными пожарами. [86] Некоторые виды, такие как кальций и аммоний , демонстрируют сильные сезонные колебания. В некоторых случаях вклад в развитие данного вида вносят более чем один источник: например, Ca ++ поступает из пыли, а также из морских источников; приток морской воды намного превышает приток пыли, и поэтому, хотя пик этих двух источников приходится на разное время года, общий сигнал показывает пик зимой, когда приток морской пыли достигает максимума. [88] Сезонные сигналы могут быть стерты на участках с низким уровнем накопления из-за приземных ветров; в этих случаях невозможно датировать отдельные слои льда между двумя эталонными слоями. [89]

Некоторые из отложившихся химических веществ могут взаимодействовать со льдом, поэтому то, что обнаруживается в ледяном керне, не обязательно является тем, что отложилось изначально. Примеры включают HCHO и H.
2О
2. Еще одна сложность заключается в том, что в районах с низкой скоростью накопления осаждение тумана может увеличить концентрацию снега, иногда до такой степени, что концентрация в атмосфере может быть завышена в два раза. [90]

Радионуклиды

График, показывающий содержание 36Cl в зависимости от глубины снега, демонстрирующий всплеск во время наземных ядерных испытаний.
36 Cl в результате ядерных испытаний 1960-х годов во льду ледника США.

Галактические космические лучи производят10
Находиться в атмосфере со скоростью, зависящей от магнитного поля Солнца. Сила поля связана с интенсивностью солнечного излучения , поэтому уровень10
Нахождение в атмосфере является показателем климата. Масс-спектрометрия на ускорителе позволяет обнаружить низкие уровни10
В ледяных ядрах содержится около 10 000 атомов в грамме льда, и их можно использовать для обеспечения долгосрочных записей солнечной активности. [92] Тритий (3
H ), созданный в результате испытаний ядерного оружия в 1950-х и 1960-х годах, был идентифицирован в кернах льда [93] , а также как 36 Cl , так и239
Pu был обнаружен в кернах льда в Антарктиде и Гренландии. [94] [95] [96] Хлор-36, период полураспада которого составляет 301 000 лет, использовался для датировки ядер, как и криптон (85Кр , с периодом полураспада 11 лет), свинец (210
Pb , 22 года) и кремний (32Си , 172 года). [89]

Другие включения

Метеориты и микрометеориты, приземляющиеся на полярный лед, иногда концентрируются в результате местных экологических процессов. Например, в Антарктиде есть места, где ветры испаряют поверхностный лед, концентрируя оставшиеся твердые частицы, включая метеориты. Пруды с талой водой также могут содержать метеориты. На Южнополярной станции лед в колодце тают для обеспечения водоснабжения, оставляя после себя микрометеориты. Они были собраны роботизированным «пылесосом» и исследованы, что позволило улучшить оценки их потока и массового распределения. [97] Скважина не представляет собой ледяной керн, но возраст растаявшего льда известен, поэтому можно определить возраст извлеченных частиц. Ежегодно скважина становится примерно на 10 м глубже, поэтому микрометеориты, собранные в данном году, примерно на 100 лет старше, чем микрометеориты предыдущего года. [98] Пыльца , важный компонент кернов отложений, также может быть обнаружена в кернах льда. Он предоставляет информацию об изменениях растительности. [99]

Физические свойства

Помимо примесей в керне и изотопного состава воды, исследуются физические свойства льда. Такие особенности, как размер кристаллов и ориентация оси , могут раскрыть историю структуры потоков льда в ледяном покрове. Размер кристалла также можно использовать для определения дат, но только в неглубоких ядрах. [100]

История

Ранние года

Мужчина на проходе между двумя высокими стеллажами, загруженными образцами ледяных кернов.
Магазин образцов керна

В 1841 и 1842 годах Луи Агассис пробурил скважины в Унтераарглетчере в Альпах ; они были пробурены железными стержнями и не дали кернов. Самая глубокая достигнутая яма составила 60 метров. Во время антарктической экспедиции Эриха фон Дригальского в 1902 и 1903 годах в айсберге к югу от островов Кергелен были пробурены 30-метровые лунки и сняты показания температуры. Первым ученым, создавшим инструмент для отбора проб снега, был Джеймс Э. Черч , которого Павел Талалай назвал «отцом современной снегомерной съемки». Зимой 1908–1909 годов Черч сконструировал стальные трубы с прорезями и режущими головками для извлечения стержней снега длиной до 3 метров. Подобные устройства используются и сегодня, модифицированные для обеспечения возможности отбора проб на глубину около 9 м. Их просто втыкают в снег и вращают вручную. [101]

Первое систематическое исследование слоев снега и фирна было выполнено Эрнстом Зорге, который участвовал в экспедиции Альфреда Вегенера в центральную Гренландию в 1930–1931 годах. Зорге выкопал 15-метровую яму для исследования слоев снега, а его результаты позже были формализованы в законе уплотнения Зорге Анри Бадером, который в 1933 году продолжил дополнительные работы по отбору керна на северо-западе Гренландии . [102] В начале 1950-х годов Экспедиция SIPRE взяла пробы на большей части ледникового щита Гренландии и получила ранние данные о соотношении изотопов кислорода. Три другие экспедиции в 1950-х годах начали работы по отбору кернов льда: совместная норвежско-британско-шведская антарктическая экспедиция (NBSAE) на Земле Королевы Мод в Антарктиде; Проект исследования ледового поля Джуно (JIRP) на Аляске ; и Expeditions Polaires Françaises в центральной Гренландии. Качество керна было плохим, но на извлеченном льду была проведена определенная научная работа. [103]

Международный геофизический год (1957–1958) ознаменовал расширение гляциологических исследований по всему миру, при этом одной из приоритетных исследовательских целей стали глубокие керны в полярных регионах. SIPRE провел опытно-промышленное бурение в 1956 (до 305 м) и 1957 (до 411 м) на Участке 2 в Гренландии; второй керн, благодаря опыту бурения предыдущего года, был извлечен в гораздо лучшем состоянии, с меньшим количеством пробелов. [104] В Антарктиде 307-метровый керн был пробурен на станции Берд в 1957–1958 годах, а 264-метровый керн на Литл-Америке V на шельфовом леднике Росса в следующем году. [105] Успех колонкового бурения IGY привел к возросшему интересу к улучшению возможностей отбора ледяного керна, за которым последовал проект CRREL в Кэмп-Сенчури, где в начале 1960-х годов были пробурены три скважины, самая глубокая из которых достигла основания ледникового щита. на высоте 1387 м в июле 1966 года. [106] Бур, использованный в Кэмп-Сенчури, затем отправился на станцию ​​Берд, где была пробурена скважина длиной 2164 м до коренной породы, прежде чем бур вмерз в скважину подледной талой водой, и от нее пришлось отказаться. [107]

Французские, австралийские и канадские проекты 1960-х и 1970-х годов включают 905-метровый керн в Куполе C в Антарктиде, пробуренный CNRS ; керны в Law Dome , пробуренные ANARE , начиная с 1969 года с керна длиной 382 м; и ядра ледниковой шапки Девона, извлеченные канадской командой в 1970-х годах. [108]

Глубокие ядра Антарктиды

График, показывающий уровни CO2, выделенный для обозначения ледниковых циклов.
Комплексные данные по Куполу C, уровням CO 2 (ppm) за период почти 800 000 лет и связанным с ними ледниковым циклам.

Советские проекты бурения льда начались в 1950-х годах на Земле Франца-Иосифа , Урале , Новой Земле , а также в Мирном и Востоке в Антарктике; не все эти ранние дыры извлекали керны. [109] В течение следующих десятилетий работа продолжалась во многих местах в Азии. [110] Бурение в Антарктике было сосредоточено в основном на Мирном и Востоке, а серия глубоких скважин на Востоке началась в 1970 году. [111] Первая глубокая скважина на Востоке достигла глубины 506,9 м в апреле 1970 года; к 1973 году была достигнута глубина 952 м. Следующая скважина «Восток-2», пробуренная с 1971 по 1976 год, достигла глубины 450 м, а «Восток-3» достигла глубины 2202 м в 1985 году после шести сезонов бурения. [112] «Восток-3» был первым керном, извлекшим лед из предыдущего ледникового периода, 150 000 лет назад. [113] Бурение было прервано пожаром в лагере в 1982 году, но дальнейшее бурение началось в 1984 году и в конечном итоге достигло 2546 м в 1989 году. Пятый керн Восток был начат в 1990 году, достиг 3661 м в 2007 году, а затем был увеличен до 3769 метров. м. [108] [113] Предполагаемый возраст льда составляет 420 000 лет на глубине 3310 м; ниже этой точки трудно достоверно интерпретировать данные из-за перемешивания льда. [114]

Сравнение ледяных кернов EPICA Dome C и Востока

EPICA , европейское сотрудничество по сбору ледяного керна, было основано в 1990-х годах, и в Восточной Антарктиде были пробурены две скважины: одна в Куполе C, которая достигла 2871 м всего за два сезона бурения, но ей потребовалось еще четыре года, чтобы достичь коренной породы на отметке 3260 м. м; и один на станции Конен , который достиг коренной породы на высоте 2760 м в 2006 году. Ядро Купола C имело очень низкие темпы накопления, что означает, что климатический рекорд простирался на долгий путь; к концу проекта доступные для использования данные расширились до 800 000 лет назад. [114]

Другие глубокие антарктические ядра включали японский проект в Куполе F , высота которого достигла 2503 м в 1996 году, с предполагаемым возрастом нижней части ядра 330 000 лет; и последующая дыра на том же месте, высота которой в 2006 году достигла 3035 м, а возраст льда, по оценкам, составляет 720 000 лет. [114] Американские группы бурили скважины на станции Мак-Мердо в 1990-х годах, а также на Тейлор-Доум (554 м в 1994 году) и Сайпл-Доум (1004 м в 1999 году), причем оба керна достигли льда последнего ледникового периода. [114] [115] Проект Западно -Антарктического ледникового щита (WAIS), завершенный в 2011 году, достиг 3405 м; На этом месте наблюдается большое скопление снега, поэтому возраст льда составляет всего 62 000 лет, но, как следствие, керн предоставляет данные с высоким разрешением за охватываемый им период. [61] Керн длиной 948 м был пробурен на острове Беркнер в рамках проекта, которым руководила Британская антарктическая служба с 2002 по 2005 год, и продолжался до последнего ледникового периода; [61] и проект ITASE под управлением Италии завершили строительство керна длиной 1620 м в Talos Dome в 2007 году. [61] [116]

В 2016 году керны были извлечены из холмов Аллан в Антарктиде, в районе, где у поверхности лежал старый лед. Керны были датированы калий-аргоновым методом; традиционное датирование ледяных кернов невозможно, поскольку присутствовали не все слои. Было обнаружено, что самое старое ядро ​​включает лед, образовавшийся 2,7 миллиона лет назад, — это, безусловно, самый старый лед, образовавшийся из ядра. [117]

Глубокие ядра Гренландии

В 1970 году начались научные дискуссии, результатом которых стал Проект «Гренландский ледниковый щит» (GISP), международное исследование ледникового щита Гренландии, которое продолжалось до 1981 года. Потребовались годы полевых работ, чтобы определить идеальное место для глубокого керна; Полевые работы включали несколько кернов средней глубины, в частности, на Дай 3 (372 м в 1971 г.), Милсенте (398 м в 1973 г.) и Крите (405 м в 1974 г.). В качестве идеального было выбрано место в северо-центральной части Гренландии, но финансовые ограничения вынудили группу вместо этого начать бурение на Дай 3, начиная с 1979 года. В 1981 году скважина достигла коренной породы на высоте 2037 м. В конечном итоге были пробурены две скважины на расстоянии 30 км друг от друга. в северо-центральном регионе в начале 1990-х годов двумя группами: GRIP , европейским консорциумом, и GISP-2, группой университетов США. GRIP достиг коренной породы на высоте 3029 м в 1992 году, а GISP-2 достиг коренной породы на высоте 3053 м в следующем году. [118] Оба керна имели ограниченную климатическую информацию примерно за 100 000 лет, и поскольку считалось, что это связано с топографией скалы, лежащей под ледниковым щитом на буровых площадках, новое место было выбрано в 200 км к северу от GRIP, и новый проект NorthGRIP был запущен международным консорциумом под руководством Дании. Бурение началось в 1996 году; первую скважину пришлось оставить на высоте 1400 м в 1997 году, а новую скважину начали строить в 1999 году, достигнув глубины 3085 м в 2003 году. Лунка не доходила до коренных пород, а заканчивалась у подледниковой реки. Ядро предоставило климатические данные на период 123 000 лет назад, что охватывало часть последнего межледникового периода. Последующий проект North Greenland Eemian ( NEEM ) в 2010 году извлек керн длиной 2537 м с участка, расположенного дальше на север, продлив климатический рекорд до 128 500 лет назад; [113] За NEEM последовала EastGRIP , которая началась в 2015 году в восточной Гренландии и должна была завершиться в 2020 году. [119] В марте 2020 года полевая кампания EGRIP 2020 года была отменена из-за продолжающейся пандемии COVID-19 . EastGRIP вновь открылся для полевых работ в 2022 году, когда CryoEgg достиг новых глубин во льду под давлением более 200 бар и температурой около -30°С. [120] [121]

Неполярные сердечники

Ледяные керны были пробурены в местах, удаленных от полюсов, особенно в Гималаях и Андах . Некоторые из этих ядер относятся к последнему ледниковому периоду, но они более важны как записи явлений Эль-Ниньо и сезонов муссонов в Южной Азии. [61] Керны также были пробурены на горе Килиманджаро , [61] в Альпах, [61] и в Индонезии, [122] Новой Зеландии, [123] Исландии, [124] Скандинавии, [125] Канаде, [126] и США. [127]

Планы на будущее

IPICS (Международное партнерство в области исследований ледяных кернов) подготовило серию официальных документов, в которых излагаются будущие проблемы и научные цели для научного сообщества ледяных кернов. К ним относятся планы: [128]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ↑ Бервин, Боб (27 марта 2020 г.). «Коронавирус уже мешает науке о климате, но худшие потрясения, вероятно, еще впереди» . Проверено 5 апреля 2020 г.
  2. ^ ab Alley 2000, стр. 71–73.
  3. ^ abc Alley 2000, стр. 48–50.
  4. ^ аб Талалай 2016, с. 263.
  5. ^ Брэдли, Раймонд С. (2015). Палеоклиматология: реконструкция климата четвертичного периода . Амстердам: Академическая пресса. п. 138. ИСБН 978-0-12-386913-5.
  6. ^ Элли 2000, стр. 35–36.
  7. ^ Найт, Питер Г. (1999). Ледники. Челтнем, Великобритания: Стэнли Торнс. п. 206. ИСБН 978-0-7487-4000-0.
  8. ^ Тулачик, С.; Эллиот, Д.; Фогель, SW; Пауэлл, РД; Приску, Дж. К.; Клоу, Джордж (2002). FASTDRILL: Междисциплинарные полярные исследования на основе бурения припая (PDF) (Отчет). 2002 Семинар FASTDRILL. п. 9.
  9. ^ Габриэлли, Паоло; Валлелонга, Пол (2015). «Записи о загрязнителях в ледяных кернах». В Бле, Жюль М.; и другие. (ред.). Загрязнители окружающей среды: использование природных архивов для отслеживания источников и долгосрочных тенденций загрязнения . Дордрехт, Нидерланды: Springer. п. 395. ИСБН 978-94-017-9540-1.
  10. ^ Элли 2000, стр. 43–46.
  11. ^ ab Talalay 2016, стр. 34–35.
  12. ^ abcd Talalay 2016, с. 59.
  13. ^ аб Талалай 2016, с. 7.
  14. ^ аб Талалай 2016, с. 77.
  15. ^ «Глубокое бурение сверлом Ханса Таузена» . Центр льда и климата Института Нильса Бора. 2 октября 2008 г. Архивировано из оригинала 3 сентября 2017 г. . Проверено 3 июня 2017 г.
  16. ^ Шелдон, Саймон Г.; Попп, Тревор Дж.; Хансен, Штеффен Б.; Стеффенсен, Йорген П. (26 июля 2017 г.). «Перспективные новые скважинные жидкости для бурения ледяных кернов на высокогорном плато Восточной Антарктики». Анналы гляциологии . 55 (68): 260–270. дои : 10.3189/2014AoG68A043 .
  17. ^ Талалай 2016, стр. 259–263.
  18. ^ аб Талалай 2016, с. 101.
  19. ^ Талалай 2016, с. 79.
  20. ^ Талалай 2016, стр. 109–111.
  21. ^ Талалай 2016, стр. 173–175.
  22. ^ Талалай 2016, стр. 252–254.
  23. ^ Загороднов, В.; Томпсон, LG (26 июля 2017 г.). «Термические электрические керновые буры: история и новые варианты конструкции для бурения средней глубины». Анналы гляциологии . 55 (68): 322–330. дои : 10.3189/2014AoG68A012 .
  24. ^ Национальный исследовательский совет национальных академий (2007). Исследование подледниковой водной среды Антарктики: охрана окружающей среды и наука . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. стр. 82–84. ISBN 978-0-309-10635-1.
  25. ^ Швиковски, Маргит; Дженк, Тео М.; Стампфли, Дитер; Стампфли, Феликс (26 июля 2017 г.). «Новая система термического бурения для ледников высокогорного или умеренного пояса». Анналы гляциологии . 55 (68): 131–136. дои : 10.3189/2014AoG68A024 .
  26. ^ Анонимно (30 июня 2017 г.), Проектирование и эксплуатация ледового бурения: долгосрочный технологический план, стр. 24.
  27. ↑ Петерсен, Сандра (23 февраля 2016 г.). « EastGrip - Проект ледового керна Восточной Гренландии». Проект ледового ядра Восточной Гренландии . Проверено 17 июня 2017 г.
  28. ↑ Мэдсен, Мартин Виндбек (14 апреля 2016 г.). «Партнеры». Проект ледового ядра Восточной Гренландии . Архивировано из оригинала 28 июня 2017 года . Проверено 17 июня 2017 г.
  29. ^ Даль-Йенсен и др. 2016, стр. 17–19.
  30. ↑ Петерсен, Сандра (23 февраля 2016 г.). «Об ИстГРИП». Проект ледового ядра Восточной Гренландии . Архивировано из оригинала 28 июня 2017 года . Проверено 17 июня 2017 г.
  31. ^ Даль-Йенсен и др. 2016, стр. 8–9.
  32. ↑ Кольберт, Элизабет (24 октября 2016 г.). «Когда тает страна». Житель Нью-Йорка . Проверено 17 июня 2017 г.
  33. ^ ab UNH, Джо Суни. «О ледяных кернах :: Бурение ледяных кернов». Национальная лаборатория ледяных кернов. Архивировано из оригинала 4 мая 2017 года . Проверено 21 мая 2017 г.
  34. ^ abcd Souney et al. 2014, стр. 16–19.
  35. ↑ Хинкли, Тодд (9 декабря 2003 г.). «Международное сообщество ледяных кернов встречается, чтобы обсудить передовой опыт хранения ледяных кернов». Эос Транс АГУ . 84 (49): 549. Бибкод : 2003EOSTr..84..549H. дои : 10.1029/2003EO490006 ..
  36. ^ abcd Souney et al. 2014, стр. 20–21.
  37. ^ Учида, Цутому; Дюваль, П.; Липенков В.Я.; Хоно, Т.; Мэй, С.; Сёдзи, Х. (1994). «Хрупкая зона и образование гидратов воздуха в полярных ледниковых щитах». Мемуары Национального института полярных исследований . 49 (49): 302..
  38. ^ Талалай 2016, стр. 265–266.
  39. ^ Уокер, Майк (2005). Четвертичные методы датирования (PDF) . Чичестер: Джон Уайли и сыновья. п. 150. ИСБН 978-0-470-86927-7. Архивировано из оригинала (PDF) 14 июля 2014 года.
  40. ^ Базен, Л.; Ландэ, А.; Лемье-Дюдон, Б.; Тойе Махамаду Келе, Х.; Верес, Д.; Парренин Ф.; Мартинери, П.; Ритц, К.; Капрон, Э.; Липенков В.; Лутре, М.-Ф.; Рейно, Д.; Винтер, Б.; Свенссон, А.; Расмуссен, С.О.; Севери, М.; Блюнье, Т.; Лейенбергер, М.; Фишер, Х.; Массон-Дельмотт, В.; Чапеллаз, Дж.; Вольф, Э. (1 августа 2013 г.). «Оптимизированная мультипрокси, мультисайтовая орбитальная хронология антарктического льда и газа (AICC2012): 120–800 тыс. лет назад». Климат прошлого . 9 (4): 1715–1731. Бибкод : 2013CliPa...9.1715B. дои : 10.5194/cp-9-1715-2013 . hdl : 2158/969431 .
  41. ^ Джоузель 2013, стр. 2530–2531.
  42. ^ Джоузель 2013, с. 2535.
  43. ^ ab Alley 2010, с. 1098.
  44. ^ Уилсон, AT; Донахью, диджей (1992). «Радиоуглеродное датирование льда AMS: обоснованность метода и проблема космогенного образования in-situ в кернах полярного льда». Радиоуглерод . 34 (3): 431–435. Бибкод : 1992Radcb..34..431W. дои : 10.1017/S0033822200063657 .
  45. ^ Ульетти, Кьяра; Цапф, Александр; Дженк, Тео Мануэль; Зигль, Майкл; Сидат, Зёнке; Салазар, Гэри; Швиковски, Маргит (21 декабря 2016 г.). «Радиоуглеродное датирование ледникового льда: обзор, оптимизация, проверка и потенциал». Криосфера . 10 (6): 3091–3105. Бибкод : 2016TCry...10.3091U. дои : 10.5194/tc-10-3091-2016 .
  46. ^ «Чрезвычайно кратковременное изменение геомагнитного поля, изменчивость климата и супервулкан». Физика.орг . Сеть ScienceX. 16 октября 2012 года . Проверено 29 мая 2017 г.
  47. ^ Блюнье и др. 2007, с. 325.
  48. ^ Ландайс и др. 2012, стр. 191–192.
  49. ^ Блюнье и др. 2007, стр. 325–327.
  50. ^ аб Ландайс и др. 2012, с. 192.
  51. ^ Элиас, Скотт; Мок, Кэри, ред. (2013). «Слои вулканической тефры». Энциклопедия четвертичной науки . Амстердам: Эльзевир. ISBN 9780444536426.
  52. ^ Асьего, С.; и другие. (15 апреля 2010 г.). «На пути к радиометрическим ледовым часам: U-серия ледяного керна Dome C» (PDF) . Научная встреча TALDICE-EPICA : 1–2.
  53. ^ Лоу и Уокер 2014, с. 315.
  54. ^ Тойе Махамаду Келе, Х.; и другие. (22 апреля 2012 г.). На пути к унификации хронологии ледяных кернов с помощью инструмента DatIce (PDF) . Генеральная Ассамблея ЕГУ 2012. Вена, Австрия. Архивировано из оригинала (PDF) 5 сентября 2017 года . Проверено 5 сентября 2017 г.
  55. ^ Уокер, Майк; Джонсен, Сигфус; Расмуссен, Суне Оландер; Попп, Тревор; Стеффенсен, Йорген-Педер; Гиббард, Фил; Хук, Вим; Лоу, Джон; Эндрюс, Джон; Бьорк, Сванте ; Цвинар, Лес К.; Хьюэн, Конрад; Кершоу, Питер; Кромер, Бернд; Литт, Томас; Лоу, Дэвид Дж.; Накагава, Такеши; Ньюнхэм, Реви; Швандер, Якоб (январь 2009 г.). «Формальное определение и датировка GSSP (Глобальный стратотипический разрез и точка) для основания голоцена с использованием ледяного керна Гренландии NGRIP и избранных вспомогательных записей». Журнал четвертичной науки . 24 (1): 3–17. Бибкод : 2009JQS....24....3W. дои : 10.1002/jqs.1227 . S2CID  40380068.
  56. ↑ Гоу, Энтони (12 октября 2001 г.). «Летние и зимние основные слои». НОАА. Архивировано из оригинала 13 февраля 2010 года.
  57. ^ Элли 2000, стр. 44–48.
  58. ^ Элли 2000, с. 49.
  59. ^ Элли 2000, стр. 50–51.
  60. ^ Элли 2000, с. 56.
  61. ^ abcdefghi Jouzel 2013, с. 2530.
  62. ^ аб Руддиман, Уильям Ф.; Раймо, Морин Э. (2003). «Временная шкала времени для льда Востока на основе метана» (PDF) . Четвертичные научные обзоры . 22 (2): 141–155. Бибкод : 2003QSRv...22..141R. дои : 10.1016/S0277-3791(02)00082-3.
  63. ^ Джоузель 2013, с. 2533.
  64. ^ Фишер, Дэвид (2011). «Недавние темпы таяния канадских арктических ледяных шапок являются самыми высокими за четыре тысячелетия» (PDF) . Глобальное и планетарное изменение климата . 84–85: 1–4. doi :10.1016/j.gloplacha.2011.06.005.
  65. ^ Суни и др. 2014, с. 25.
  66. ^ Барбалаче, Кеннет Л. «Периодическая таблица элементов: O – кислород». EnvironmentalChemistry.com . Проверено 20 мая 2017 г.
  67. ^ abcd Lowe & Walker 2014, стр. 165–170.
  68. ^ Элли 2000, стр. 65–70.
  69. ^ ab Jouzel 2013, с. 2532.
  70. ^ Алли 2010, с. 1097.
  71. ^ «Изотопы и дельта-нотация». Центр льда и климата. 8 сентября 2009 г. Архивировано из оригинала 10 июля 2017 г. Проверено 25 мая 2017 г.
  72. ↑ Малвейни, Роберт (20 сентября 2004 г.). «Как определяются прошлые температуры по ледяному керну?». Научный американец . Проверено 25 мая 2017 г.
  73. ^ ab Jouzel 2013, стр. 2533–2534.
  74. ^ Джоузель 2013, с. 2531.
  75. ^ Бауска, Томас К.; Баггенстос, Дэниел; Брук, Эдвард Дж.; Микс, Алан С.; Маркотт, Шон А.; Петренко Василий В.; Шефер, Хинрих; Северингхаус, Джеффри П.; Ли, Джеймс Э. (29 марта 2016 г.). «Изотопы углерода характеризуют быстрые изменения содержания углекислого газа в атмосфере во время последней дегляциации». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 113 (13): 3465–3470. Бибкод : 2016PNAS..113.3465B. дои : 10.1073/pnas.1513868113 . ПМЦ 4822573 . ПМИД  26976561. 
  76. ^ «Центр прогнозирования климата - экспертные оценки» . Центр прогнозирования климата Национальной метеорологической службы . Проверено 3 июня 2017 г.
  77. ^ ab Jouzel 2013, с. 2534.
  78. ^ Шилт, Адриан; Баумгартнер, Матиас; Блюнерк, Томас; Швандер, Якоб; Спани, Ренато; Фишер, Хубертус; Стокер, Томас Ф. (2009). «Ледниково-межледниковые и тысячелетние изменения концентрации закиси азота в атмосфере за последние 800 000 лет» (PDF) . Четвертичные научные обзоры . 29 (1–2): 182–192. doi :10.1016/j.quascirev.2009.03.011. Архивировано из оригинала (PDF) 8 августа 2017 года . Проверено 2 июня 2017 г.
  79. ^ Ландайс и др. 2012, с. 191.
  80. ^ Аб Нилин, Дж. Дэвид (2010). Изменение климата и моделирование климата . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. п. 9. ISBN 978-0-521-84157-3.
  81. ^ Мартинери, П.; Нуртье-Мазаурик, Э.; Барнола, Ж.-М.; Стерджес, WT; Уортон, ДР; Атлас, Э.; Гоар, ЛК; Шайн, КП; Брассер, врач общей практики (17 июня 2009 г.). «Долгоживущие тенденции и бюджеты галогенуглеродов, полученные на основе моделирования химии атмосферы, ограниченные измерениями в полярном фирне». Химия и физика атмосферы . 9 (12): 3911–3934. Бибкод : 2009ACP.....9.3911M. дои : 10.5194/acp-9-3911-2009 .
  82. ^ Дельмас, Роберт Дж. (1993). «Природный артефакт в измерениях CO 2 в кернах льда Гренландии ». Теллус Б. 45 (4): 391–396. doi :10.1034/j.1600-0889.1993.t01-3-00006.x.
  83. ^ Элли 2000, стр. 51–55.
  84. ^ ab Legrand & Mayewski 1997, стр. 222, 225.
  85. ^ Сигл, М.; Винструп, М.; МакКоннелл-младший; Вельтен, КК; Планкетт, Г.; Ладлоу, Ф.; Бюнтген, У.; Кофе, М.; Челлман, Н.; Даль-Йенсен, Д.; Фишер, Х.; Кипфштуль, С.; Костик, К.; Маселли, О.Дж.; Мехальди, Ф.; Малвейни, Р.; Мюшелер, Р.; Пастерис, ДР; Пилчер, младший; Зальцер, М.; Шюпбах, С.; Стеффенсен, JP; Винтер, Б.М.; Вудрафф, TE (8 июля 2015 г.). «Время и климатические воздействия извержений вулканов за последние 2500 лет». Природа . 523 (7562): 543–549. Бибкод : 2015Natur.523..543S. дои : 10.1038/nature14565. PMID  26153860. S2CID  4462058.
  86. ^ ab Legrand & Mayewski 1997, с. 221.
  87. ^ Легран и Маевски 1997, стр. 231–232.
  88. ^ Легран и Маевски 1997, с. 222.
  89. ^ ab Legrand & Mayewski 1997, с. 225.
  90. ^ Легран и Маевски 1997, стр. 227–228.
  91. ^ Легран и Маевски 1997, с. 228.
  92. ^ Педро, JB (2011). «Записи с высоким разрешением о солнечной активности бериллия-10 во льду из Лоу-Доум, Восточная Антарктида: измерение, воспроизводимость и основные тенденции». Климат прошлого . 7 (3): 707–708. Бибкод : 2011CliPa...7..707P. дои : 10.5194/cp-7-707-2011 .
  93. ^ Вагенхах, Д.; Граф, В.; Миникин А.; Трефцер, У.; Кипфштуль, Дж.; Ортер, Х.; Блиндоу, Н. (20 января 2017 г.). «Разведка химических и изотопных свойств фирна на вершине острова Беркнер, Антарктида». Анналы гляциологии . 20 : 307–312. дои : 10.3189/172756494794587401 .
  94. ^ Ариенцо, ММ; МакКоннелл-младший; Челлман, Н.; Кришителло, AS; Карран, М.; Фриче, Д.; Кипфштуль, С.; Малвейни, Р.; Нолан, М.; Опель, Т.; Зигль, М.; Стеффенсен, JP (5 июля 2016 г.). «Метод непрерывного определения Pu в кернах льда Арктики и Антарктики» (PDF) . Экологические науки и технологии . 50 (13): 7066–7073. Бибкод : 2016EnST...50.7066A. doi : 10.1021/acs.est.6b01108. PMID  27244483. S2CID  206558530.
  95. ^ Дельмас и др. (2004), стр. 494–496.
  96. ^ «Будущая работа». Исследование Центрального региона Геологической службы США. 14 января 2005 г. Архивировано из оригинала 13 сентября 2005 г.
  97. ^ Элли 2000, с. 73.
  98. ^ Тейлор, Сьюзен; Левер, Джеймс Х.; Харви, Ральф П.; Говони, Джон (май 1997 г.). Сбор микрометеоритов из колодца Южного полюса (PDF) (Отчет). Исследовательская и инженерная лаборатория холодных регионов, Ганновер, Нью-Хэмпшир. стр. 1–2. 97–1. Архивировано (PDF) из оригинала 11 октября 2017 г. Проверено 14 сентября 2017 г.
  99. ^ Риз, Калифорния; Лю, КБ; Томпсон, LG (26 июля 2017 г.). «Запись пыльцы ледяного керна, показывающая реакцию растительности на изменения климата в позднеледниковом и голоцене в Невадо Сахама, Боливия». Анналы гляциологии . 54 (63): 183. doi : 10.3189/2013AoG63A375 .
  100. ^ Окуяма, Дзюнъити; Нарита, Хидеки; Хоно, Такео; Кернер, Рой М. (февраль 2003 г.). «Физические свойства ледяного керна P96 из ледяной шапки Пенни, Баффинов остров, Канада, и полученные климатические данные». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 108 (Б2): 6–1–6–2. Бибкод : 2003JGRB..108.2090O. дои : 10.1029/2001JB001707 .
  101. ^ Талалай 2016, стр. 9–11.
  102. ^ Langway 2008, стр. 5–6.
  103. ^ Лангвей 2008, с. 7.
  104. ^ Langway 2008, стр. 9–11.
  105. ^ Langway 2008, стр. 14–15.
  106. ^ Langway 2008, стр. 17–20.
  107. ^ Лангвей 2008, с. 23.
  108. ^ ab Jouzel 2013, с. 2527.
  109. ^ Уэда и Талалай 2007, стр. 3–5.
  110. ^ Уэда и Талалай 2007, стр. 50–58.
  111. ^ Уэда и Талалай 2007, стр. 3–26.
  112. ^ Уэда и Талалай 2007, с. 11.
  113. ^ abc Jouzel 2013, с. 2528.
  114. ^ abcd Jouzel 2013, с. 2529.
  115. ^ Бентли, Чарльз Р.; Кочи, Брюс Р. (2007). «Бурение ложей ледниковых щитов Гренландии и Антарктики: обзор». Анналы гляциологии . 47 (1): 3–4. Бибкод : 2007АнГла..47....1Б. дои : 10.3189/172756407786857695 .
  116. ^ Яккарино, Тони. «Ледяное ядро ​​купола ТАЛОС – ТАЛДИС». Ледяное ядро ​​Купола Талоса . Проверено 28 мая 2017 г.
  117. ^ «Рекордный ледяной керн возрастом 2,7 миллиона лет свидетельствует о начале ледниковых периодов» . Наука . АААС. 14 августа 2017 года . Проверено 30 августа 2017 г.
  118. ^ Langway 2008, стр. 27–28.
  119. ↑ Мэдсен, Мартин Виндбек (15 марта 2016 г.). "Документация". Проект ледового ядра Восточной Гренландии. Архивировано из оригинала 18 марта 2017 года . Проверено 17 марта 2017 г.
  120. ^ "Наконец-то выложили в ЕГРИП" . Проверено 21 августа 2023 г.
  121. ^ «Выживание в суровых условиях эксплуатации: как Protronix EMS способствует передовым исследованиям в Восточной Гренландии | Protronix EMS» . protronix.co.uk/ .
  122. ^ Маккиннон 1980, с. 41.
  123. ^ Маккиннон 1980, с. 42.
  124. ^ Маккиннон 1980, с. 36.
  125. ^ Маккиннон 1980, с. 39.
  126. ^ Маккиннон 1980, с. 26-29.
  127. ^ Маккиннон 1980, с. 30.
  128. ^ "Белые книги IPICS" . СТРАНИЦЫ – Прошлые глобальные изменения. Архивировано из оригинала 11 октября 2017 года . Проверено 17 июня 2017 г.

Источники

Внешние ссылки

В Викибуке «Историческая геология» есть страница на тему: Ледяные керны.
Викискладе есть медиафайлы, связанные с ледяными ядрами .