stringtranslate.com

Проект по исследованию ледяного керна в Гренландии

Вид на территорию GRIP в лагере Summit Camp

Проект по исследованию ледяных кернов Гренландии (GRIP) был научно-исследовательским проектом, организованным Европейским научным фондом (ESF). [1] Проект продолжался с 1989 по 1995 год, с сезонами бурения с 1990 по 1992 год. [2] В 1988 году проект был принят в качестве программы, связанной с ESF, и полевые работы начались в Гренландии летом 1989 года. [3]

Целью GRIP был сбор и исследование 3000-метровых ледяных кернов , пробуренных на вершине Гренландского ледяного щита, также известного как Summit Camp . [2] Гренландский ледяной щит составляет более 90% от общего ледяного щита и ледникового льда за пределами Антарктиды.

Проектом руководил Руководящий комитет Института физики Бернского университета под председательством профессора Бернхарда Штауффера. [4] Финансирование осуществлялось восемью европейскими странами (Бельгией, Данией, Францией, Германией, Исландией , Италией, Швейцарией и Соединенным Королевством), а также Европейским союзом . [4] [3] Исследования ядерных изотопов и различных атмосферных компонентов, полученные из кернов, позволили команде составить подробные записи об изменении климата, охватывающие последние 100 000 лет.

Фон

Потеря массы ледяного покрова Гренландии ускоряется из-за последствий изменения климата, вызванного деятельностью человека. [5] Потеря массы ледяных покровов и ледников приводит к повышению уровня моря, снижению альбедо суши и изменению характера циркуляции океана. Прогнозируется, что уровень моря поднимется примерно на 7 метров, если весь лед растает. [6] Повышение уровня моря из-за таяния ледников ледяного покрова сделает невозможным проживание людей в прибрежных районах. [5]

Поскольку в Гренландии нет сохранившихся древних наземных отложений, большая часть истории ледникового покрова основана на косвенных записях. [7] Используя ограниченные палеоклиматические данные, исследователи показали, что площадь льда в Гренландии значительно изменилась с течением времени, и это говорит о том, что изменение размера вызвано различными физическими факторами окружающей среды. [8] Наилучшие оценки, основанные на палеоклиматических данных, показывают, что ледяной покров Гренландии значительно сокращается даже при небольшом увеличении негативных последствий изменения климата. [8] В исследовательской работе 2020 года предполагается, что таяние ледяного покрова, покрывающего Гренландию, ускорится гораздо быстрее, чем прогнозировалось ранее. [9]

Результаты и выводы

Часть ядра

Исследования ядерных изотопов и различных атмосферных компонентов предоставляют подробные записи об изменении климата за 100 000 лет. Из анализа соотношения изотопов кислорода в керне GRIP, извлеченном в 1992 году, стало ясно, что резкое изменение климата произошло в Гренландии во время последнего ледникового периода. Это происходило более 20 раз. Далее стало ясно, что теплые и холодные периоды чередовались. Вблизи дна керна GRIP соотношения изотопов кислорода резко колебались; первоначально это было интерпретировано как указание на повторяющиеся резкие изменения климата во время последнего межледникового периода в Гренландии. [10]

Методы

Первое бурение в рамках проекта «Ледяной керн Гренландии» достигло всего нескольких сотен метров в ледниковом льду. [11] Но с 1989 по 1992 год GRIP успешно пробурил 3029-метровый ледяной керн до ложа Гренландского ледяного щита в Саммите ( 72°34,74′ с.ш. 37°33,92′ з.д. / 72,57900° с.ш. 37,56533° з.д. / 72,57900; -37,56533 ). [12] В 1991 году были пробурены ледяные керны длиной от 783 до 2482 метров, а в 1992 году ледяной керн был пробурен до коренной породы. [13] Ледяной керн сначала был доставлен в Копенгагенский университет в Дании, где он хранился в холодной комнате при температуре -26 °C. [13] Пять секций ледяного керна длиной около 300-400 мм были отправлены в Японию. [13] Широкий спектр информации, связанной с прошлыми и настоящими климатическими и экологическими изменениями, может быть проанализирован по льду. [2] Собранные слои ледника могут раскрыть свидетельства возрастом до 500 000 лет. [2]

Исследования изотопов и различных атмосферных компонентов в ядре предоставили подробную запись об изменчивости климата, достигающую более 100 000 лет назад во времени. Результаты показывают, что климат голоцена был удивительно стабильным, но они подтверждают возникновение быстрых климатических изменений во время последнего ледникового периода . Изменения Delta-O-18, наблюдаемые в ядре, которые, как полагают, датируются эемским ярусом, не были подтверждены другими записями, [14] включая северо-гренландское ядро, и больше не считаются представляющими климатические события. Межледниковый климат эемского яруса, по-видимому, был таким же стабильным, как и голоцен.

В проекте использовались три различных типа буровых установок для бурения ледяного покрова, которые в основном различались по глубине бурения. [11]

Ручной бур

Ручной бур весит 80 кг, им может управлять один человек, и он полезен для сбора ледяных кернов диаметром 74 мм с верхних 10 м ледяного покрова. [11]

Неглубокое сверление

Мелководная скважина может извлекать керны длиной до 50 м и диаметром 74 мм из верхних 350 м льда, и для нее не требуется буровой раствор. [11]

Глубокое сверление

Глубокое бурение работает в заполненных жидкостью скважинах, может извлекать керн и может работать на любой глубине. [11] По сравнению с другими бурами, операция выполняется относительно медленно. [11]

Связанные проекты

Помимо GRIP, в Гренландии осуществлялось несколько других проектов по исследованию ледяного щита, таких как проект изучения ледяного щита Гренландии (GISP2), проект изучения ледяного керна Северной Гренландии (NorthGRIP) и проект бурения ледяных пород в Северной Гренландии (NEEM).

Проект Гренландского ледникового щита (GISP2)

Первоначально GISP2, казалось, опровергал более ранний результат, обнаруженный GRIP. На основе резких колебаний соотношения изотопов кислорода вблизи дна керна GRIP была выдвинута гипотеза, что серьезные изменения климата неоднократно происходили в течение последнего межледникового периода в Гренландии. [10] Однако данные соотношения изотопов кислорода керна GISP2, который был извлечен всего в 30 км от точки отбора проб керна GRIP, не соответствовали данным GRIP. [15] Стало ясно, что структура слоя льда была нарушена складками в нижней части ледяного щита в обоих кернах, что указывает на то, что интерпретация того, что в течение последнего межледникового периода произошло серьезное изменение климата, может быть неверной. [15]

Реконструкции GISP2 относительно старые. Недавние исследования подняли вопросы об оценке связи между температурой и Delta-O-18 в голоцене ввиду изменений высоты ледяного покрова на участке GISP2. Реконструкции GISP2 изменили связь между Delta-O-18 и температурой в два раза в голоцене, в то время как более поздние реконструкции оставляют эту связь неизменной. Изменение высоты влияет на запись Delta-O-18, а старые реконструкции GISP2 не учитывают изменения высоты. [16]

СеверГРИП

NorthGRIP намеревался собрать лед во время последнего межледникового периода, но нижняя часть ледяного щита растаяла, и извлечь эти образцы не представлялось возможным. [17] В результате, в некоторых ледяных кернах, которые удалось собрать в середине последнего межледникового периода, были зафиксированы температуры, которые, по оценкам, были на 5 °C выше современных; ледяной щит Гренландии, по-видимому, существовал даже в таком теплом климате.

Температуры GRIP по сравнению с NorthGRIP [18]

Затененные линии отражают неопределенность оценок из-за неточностей в анализе и корректировок в изотопной модели. [18]

Бурение на северо-гренландском эемском льду (NEEM)

Более поздний проект NEEM расширил работу GRIP, выкопав ледяной керн, который показывает таяние дна и складки на участке NEEM, и предоставляет доказательства, касающиеся всего последнего межледникового периода. В Северной Гренландии было теплее всего примерно за 126 000 лет до начала последнего межледникового периода, когда температура была примерно на 8 °C ± 4 °C выше, чем сейчас. В течение 6000 лет между 128 000 и 122 000 лет назад толщина ледяного покрова уменьшилась на 400 ± 250 м, а 122 000 лет назад высота поверхности ледяного покрова была на 130 ± 300 м выше, чем сегодня. [19] Это показывает, что ледяной покров крайне редко тает даже жарким летом в Гренландии. Скорее, поверхность ледяного покрова растаяла во время последнего межледникового периода (эмского) из-за метана и редких газов, собранных из ледяного керна NEEM. [19] Тот факт, что ядро ​​Гренландии оставалось стабильным во время повышения температуры, говорит о том, что Антарктический ледяной покров сократился во время последнего межледникового периода и внес значительный вклад в повышение уровня моря. [19]

Изменение климата

Чтобы точно предсказать реакцию ледяного щита Гренландии на изменение климата, необходимо получить долгосрочные данные о прошлом потеплении и его последствиях и улучшить модели климата и ледяного щита на их основе. Поскольку антропогенные факторы глубоко вовлечены в экологические проблемы, такие как парниковые газы, они также могут быть связаны с изменением климата в течение эемского периода. [20]

EastGRIP

Предыдущие проекты по бурению ледяных кернов, включая GRIP, проводились на участках, где горизонтальный поток льда был как можно меньше. Напротив, последнее исследование EastGRIP проводилось выше по течению Северо-Восточного Гренландского ледяного потока. Это самый значительный активный ледяной поток в Гренландии. [21]

Кроме того, глубины льда в более ранних гренландских ледяных кернах, которые соответствовали теплому периоду раннего голоцена, были очень хрупкими. Было практически невозможно собрать высокоточные данные химического и газового анализа с высоким временным разрешением из традиционных гренландских ледяных кернов. Ввиду этой трудности EastGRIP установила низкотемпературную камеру, чтобы поддерживать температуру выбуренного льда ниже -30 °C сразу после бурения, и были предприняты усилия по минимизации разрушения ледяных кернов путем устранения небольших шагов в несколько десятков микрон при обработке керна. [22] Холодный воздух предотвращает расширение пузырьков воздуха и не дает льду ломаться. [22] В результате ледяные керны, пригодные для непрерывного анализа потока, были получены даже из хрупких глубинных зон, и ожидается, что в будущем станет возможным более подробный и точный анализ газа и других химических веществ.

Другие проекты

Смотрите также

Источники

Ссылки

  1. ^ "Greenland Icecore Project (GRIP): European Science Foundation". European Science Foundation . Архивировано из оригинала 8 февраля 2012 года . Получено 18 марта 2017 года .
  2. ^ abcd "Дополнительная информация: Европейский научный фонд". Европейский научный фонд . 24 августа 2010 г. Архивировано из оригинала 7 февраля 2012 г. Получено 18 марта 2017 г.
  3. ^ ab Stauffer, Bernhard (1993-06-18). "Проект ледяного керна Гренландии". Science . 260 (5115): 1766–1767. Bibcode :1993Sci...260.1766S. doi :10.1126/science.260.5115.1766. ISSN  0036-8075. PMID  17793652.
  4. ^ ab "Дополнительная информация: Европейский научный фонд". 2012-02-07. Архивировано из оригинала 2012-02-07 . Получено 2022-05-27 .
  5. ^ ab "Объем ледяного щита Гренландии может сократиться вдвое к 3000 году". Университет Хоккайдо . 14.03.2022 . Получено 27.05.2022 .
  6. ^ IPCC (2013) Изменение климата 2013: Физическая научная основа. Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата (ред. TF Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, SK Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex и PM Midgley), Cambridge University Press, Кембридж, Соединенное Королевство, и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США, 1535 стр.
  7. ^ Christ, Andrew J.; Bierman, Paul R.; Schaefer, Joerg M.; Dahl-Jensen, Dorthe; Steffensen, Jørgen P.; Corbett, Lee B.; Peteet, Dorothy M.; Thomas, Elizabeth K.; Steig, Eric J.; Rittenour, Tammy M.; Tison, Jean-Louis (30.03.2021). «Многомиллионная летопись растительности и ледниковой истории Гренландии, сохранившаяся в отложениях под 1,4 км льда в Кэмп-Сенчури». Труды Национальной академии наук . 118 (13): e2021442118. Bibcode : 2021PNAS..11821442C. doi : 10.1073/pnas.2021442118 . ISSN  0027-8424. PMC 8020747. PMID  33723012 . 
  8. ^ ab Alley, Richard B.; Andrews, JT; Brigham-Grette, J .; Clarke, GKC; Cuffey, KM; Fitzpatrick, JJ; Funder, S.; Marshall, SJ; Miller, GH; Mitrovica, JX; Muhs, DR (июль 2010 г.). «История Гренландского ледникового щита: палеоклиматические идеи». Quaternary Science Reviews . 29 (15–16): 1728–1756. Bibcode : 2010QSRv...29.1728A. doi : 10.1016/j.quascirev.2010.02.007.
  9. ^ "Новые климатические модели предполагают более быстрое таяние Гренландского ледяного щита". Carbon Brief . 2020-12-15 . Получено 2022-05-27 .
  10. ^ ab Дансгаард, В., Йонсен, С.Дж., Клаузен, Х.Б., Дальенсен, Д., Гундеструп, Н.С., Хаммер, К.У., Хвидберг, CS, Стеффенсен, Дж.П., Свейнбьорнсдоттир, А.Е., Джоузель, Дж. и Бонд, Г. ( 1993). Доказательства общей нестабильности климата прошлого по данным ледяных кернов возрастом 250 тысяч лет. Природа, 364, 218–220.
  11. ^ abcdef Is-, klima-og geofysik (2008-10-01). "Ледяные керны центральной Гренландии". www.iceandclimate.nbi.ku.dk . Архивировано из оригинала 2022-08-13 . Получено 2022-05-27 .
  12. ^ Ice and Climate Group. "Полевой сезон 2015 г. Проект по исследованию ледяных кернов Восточной Гренландии (EGRIP) 2015-2020 гг.: перемещение лагеря NEEM на новую буровую площадку EGRIP. и проект REnland ice CAp (RECAP) 2015" (PDF) . NEEM - Университет Копенгагена . стр. 82. Получено 18 марта 2017 г.
  13. ^ abc Сакурай, Тошимицу; Иидзука, Ёсинори; Хорикава, Шиничиро; Джонсен, Сигфус; Даль-Йенсен, Дорте; Стеффенсен, Йорген Педер; Хондхо, Такео (2009). «Прямое наблюдение солей как микровключений в ледяном керне Гренландии GRIP». Журнал гляциологии . 55 (193): 777–783. Bibcode : 2009JGlac..55..777S. doi : 10.3189/002214309790152483 . ISSN  0022-1430. S2CID  129145867.
  14. ^ "Ice Core". Октябрь 2020 г.
  15. ^ ab Grootes, PM; Stuiver, M.; White, JWC; Johnsen, S.; Jouzel, J. (декабрь 1993 г.). "Сравнение изотопных записей кислорода из ледяных кернов GISP2 и GRIP Гренландии". Nature . 366 (6455): 552–554. Bibcode :1993Natur.366..552G. doi :10.1038/366552a0. ISSN  1476-4687. S2CID  4363301.
  16. ^ Винтер, Б.М.; Бухардт, СЛ; Клаузен, Х.Б.; Даль-Йенсен, Д.; Джонсен, С.Дж.; Фишер, Д.А.; Кернер, Р.М.; Рейно, Д.; Липенков В.; Андерсен, К.К.; Блюнье, Т.; Расмуссен, С.О.; Стеффенсен, JP; Свенссон, AM (сентябрь 2009 г.). «Голоценовое истончение ледникового щита Гренландии». Природа . 461 (7262): 385–388. Бибкод : 2009Natur.461..385V. дои : 10.1038/nature08355. ISSN  0028-0836. PMID  19759618. S2CID  4426637.
  17. ^ Участники проекта North Greenland Ice Core Project. (2004). Высокоразрешающая запись климата Северного полушария, простирающаяся до последнего межледникового периода. Nature, 431, 147‒151.
  18. ^ аб Массон-Дельмотт, В.; Ландэ, А.; Стивенард, М.; Каттани, О.; Фалурд, С.; Жузель, Дж.; Джонсен, С.Дж.; Даль-Йенсен, Д.; Свейнсбьернсдоттир, А.; Уайт, JWC; Попп, Т. (27 июля 2005 г.). «Климатические изменения в Гренландии в голоцене: различные сигналы избытка дейтерия в проектах Greenland Ice Core Project (GRIP) и NorthGRIP: избыток дейтерия в голоцене в Гренландии». Журнал геофизических исследований: Атмосфера . 110 (D14): н/д. дои : 10.1029/2004JD005575 . S2CID  54660464.
  19. ^ Члены сообщества abc NEEM. (2013). Межледниковье эема, реконструированное по складчатому ледяному керну Гренландии. Nature, 493, 489‒494.
  20. ^ Anklin, J., Barnola, J., Beer, T., Blunier, J., Chappellaz, H., Clausen, D., … Thorsteinsson, W. (1993). Нестабильность климата в течение последнего межледникового периода была зафиксирована в проекте Greenland Ice-core. Nature (Лондон), 364(6434), 203–207.
  21. ^ Gerber, Tamara Annina; Hvidberg, Christine Schøtt; Rasmussen, Sune Olander; Franke, Steven; Sinnl, Giulia; Grinsted, Aslak; Jansen, Daniela; Dahl-Jensen, Dorthe (2021-08-06). «Эффекты восходящего потока, выявленные в ледяном керне EastGRIP с использованием инверсии Монте-Карло двумерной модели течения льда». Криосфера . 15 (8): 3655–3679. Bibcode : 2021TCry...15.3655A. doi : 10.5194/tc-15-3655-2021 . ISSN  1994-0416. S2CID  238212038.
  22. ^ ab "Глубокое ледовое бурение в рамках EGRIP в 2017 году". Блог ArCS - Проект Arctic Challenge for Sustainability . 26 декабря 2017 г. Получено 27 мая 2022 г.

Внешние ссылки

Логистика GRIP управлялась тем, что сейчас называется Центром льда и климата в Институте Нильса Бора, Копенгагенский университет, Дания. Этот исследовательский центр поддерживает веб-страницу об исследовании ледяных кернов:

Другие ссылки: