Ледяное ядро - Ice core

Ледяной керн выскользнул из буровой трубы вбок
Образец керна льда взят из буровой установки. фото Лонни Томпсон, Берд полярный исследовательский центр

An ледяной керн это образец керна который обычно удаляется из ледяной покров или высокая гора ледник. Поскольку лед образуется в результате постепенного наращивания годовых слоев снега, нижние слои старше верхних, а ледяное ядро ​​содержит лед, образовавшийся в течение ряда лет. Ядра просверлен рукой шнеки (для неглубоких скважин) или электродрелей; 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 во всем возрастном диапазоне ядра. Пропорции разных кислорода и водорода изотопы предоставить информацию о древние температуры, а воздуха заключенные в крошечные пузырьки, могут быть проанализированы для определения уровня атмосферных газов, таких как углекислый газ. С тепловой поток в большом ледяном покрове происходит очень медленно, температура в скважине является еще одним показателем температуры в прошлом. Эти данные можно объединить, чтобы найти климатическая модель что лучше всего соответствует всем имеющимся данным.

Примеси в ледяных кернах могут зависеть от местоположения. В прибрежных районах чаще встречаются материалы морского происхождения, например морская соль. ионы. Гренландия ледяные керны содержат слои переносимая ветром пыль которые коррелируют с холодными и засушливыми периодами в прошлом, когда холодные пустыни смывались ветром. Радиоактивный элементы, либо естественного происхождения, либо созданные ядерные испытания, можно использовать для датировки слоев льда. Некоторые вулканические явления, которые были достаточно мощными, чтобы разнести материал по всему земному шару, оставили след во многих различных ядрах, которые можно использовать для синхронизации их временных масштабов.

Ледяные керны изучаются с начала 20-го века, и несколько кернов были пробурены в результате Международный геофизический год (1957–1958). Были достигнуты глубины более 400 м, рекорд, который был увеличен в 1960-х годах до 2164 м на Станция Берд в Антарктиде. Советский проекты ледового бурения в Антарктиде включают десятилетия работы на Станция Восток, максимальная глубина керна достигает 3769 м. За прошедшие годы было завершено множество других глубоких исследований в Антарктике, включая Западно-антарктический ледяной щит проект, и ядра, управляемые Британская антарктическая служба и Международная трансантарктическая научная экспедиция. В Гренландии в 1970-х годах началась серия совместных проектов. Проект ледового щита Гренландии; было осуществлено несколько последующих проектов, самый последний из которых Проект Ice-Core в Восточной Гренландии, ожидается, что в 2020 году будет завершено глубокое ядро ​​в Восточной Гренландии.

Структура ледяных щитов и кернов

Смотрите также: Динамика ледникового покрова
Ученый в снежной яме
Отбор проб с поверхности Ледник Таку на Аляске. Все более плотно Фирн между поверхностным снегом и голубым ледниковым льдом.

Ледяной керн - это вертикальный столб, проходящий через ледник, отбирающий образцы слоев, образовавшихся в течение годового цикла снегопада и таяния.[1] По мере накопления снега каждый слой давит на нижние слои, делая их плотнее, пока они не превратятся в Фирн. Фирн недостаточно плотный, чтобы воздух не выходил; но при плотности около 830 кг / м3 он превращается в лед, а воздух внутри запечатывается в пузырьки, которые отражают состав атмосферы во время образования льда.[2] Глубина, на которой это происходит, зависит от местоположения, но в Гренландии и Антарктике она колеблется от 64 до 115 метров.[3] Поскольку скорость снегопада варьируется от участка к участку, возраст фирна, когда он превращается в лед, сильно варьируется. В Summit Camp в Гренландии глубина 77 м, возраст льда 230 лет; в Купол C в Антарктиде глубина 95 м, возраст 2500 лет.[4] По мере наращивания последующих слоев давление увеличивается, и примерно на высоте 1500 м Кристальная структура льда превращается из гексагонального в кубический, позволяя молекулам воздуха переходить в кубические кристаллы и образовывать клатрат. Пузыри исчезают, и лед становится более прозрачным.[2]

Два или три фута снега могут превратиться в лед толщиной менее фута.[2] Из-за веса выше более глубокие слои льда становятся тонкими и вытекают наружу. Лед теряется по краям ледника, чтобы айсберги, или летнему таянию, и общая форма ледника со временем не сильно меняется.[5] Уходящий поток может исказить слои, поэтому желательно пробурить глубокие керны льда в местах с очень слабым потоком. Их можно найти с помощью карт потоковых линий.[6]

Примеси во льду дают информацию об окружающей среде с момента их выпадения. К ним относятся сажа, зола и другие типы частиц от лесные пожары и вулканы; изотопы, такие как бериллий-10 сделано космические лучи;микрометеориты; и пыльца.[1] Самый нижний слой ледника, называемый базальным льдом, часто состоит из подледниковой талой воды, которая повторно замерзла. Его толщина может достигать около 20 м, и хотя он имеет научную ценность (например, он может содержать подледниковые микробные популяции),[7] он часто не сохраняет стратиграфическую информацию.[8]

Керны часто пробурены в таких областях, как Антарктида и центральная Гренландия, где температура почти никогда не бывает достаточно высокой, чтобы вызвать таяние, но летнее солнце все еще может изменить снег. В полярных регионах солнце видно днем ​​и ночью в течение местного лета и невидимо всю зиму. Может выпасть снег сублимировать, оставляя верхний дюйм или около того менее плотным. Когда солнце приближается к своей самой низкой точке на небе, температура падает и иней формируется на верхнем слое. 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.[9]

Керн

Смотрите также: Бурение льда
Чертеж цилиндра с двумя винтовыми фланцами вокруг него и режущими зубьями внизу
Ледяной бур запатентован в 1932 году; конструкция очень похожа на современные шнеки, используемые для мелкого бурения.[10]

Ледяные керны собираются путем разрезания вокруг ледяного цилиндра таким образом, чтобы его можно было поднять на поверхность. Ранние керны часто собирались вручную шнеки и они все еще используются для коротких отверстий. Конструкция шнеков для ледового керна была запатентована в 1932 году, и с тех пор они мало изменились. Шнек по сути представляет собой цилиндр с спиральный с внешней стороны обернуты металлические ребра (известные как пластины), на нижнем конце которых расположены режущие лезвия. Ручные шнеки можно вращать Т-образная ручка или скоба ручка, а некоторые могут быть прикреплены к портативному электрические дрели для питания вращения. С помощью штатив 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.[10]

Режущее устройство сверла находится на нижнем конце ствола сверла, трубы, которая окружает керн, когда сверло режет вниз. В черенки (кусочки льда, срезанные сверлом) должны быть собраны в отверстие и утилизированы, иначе они снизят режущую способность сверла.[11] Их можно удалить, утрамбовывая их в стенках скважины или в керне, путем циркуляции воздуха (сухое бурение),[11][12] или с помощью буровой раствор (мокрое бурение).[13] Сухое бурение ограничено глубиной около 400 м, так как ниже этой точки яма закроется, так как лед деформируется под весом льда выше.[14]

Буровые растворы выбираются так, чтобы уравновесить давление, чтобы скважина оставалась стабильной.[12] Жидкость должна иметь низкую кинематическую вязкость уменьшить отключение время (время, необходимое для извлечения бурового оборудования из скважины и возврата его на дно скважины). Поскольку извлечение каждого сегмента керна требует спуска, более низкая скорость прохождения через буровой раствор может значительно увеличить время проекта - год или более для глубокого ствола. Жидкость должна как можно меньше загрязнять лед; он должен быть низким токсичность, для безопасности и минимизации воздействия на окружающую среду; он должен быть доступен по разумной цене; и его должно быть относительно легко транспортировать.[15] Исторически сложилось так, что существует три основных типа ледяных буровых растворов: двухкомпонентные жидкости на основе керосин -подобные продукты, смешанные с фторуглероды для увеличения плотности; спиртовые соединения, в том числе водные этиленгликоль и этиловый спирт решения; и сложные эфиры, включая н-бутилацетат. Были предложены новые жидкости, в том числе новые жидкости на основе сложных эфиров, низкомолекулярные. диметилсилоксан масла, сложные эфиры жирных кислот, и жидкости на основе керосина, смешанные с пенообразователями.[16]

Вращательное бурение - это основной метод бурения полезных ископаемых, который также использовался для бурения льда. Он использует колонна бурильных труб вращается сверху, и буровой раствор закачивается вниз по трубе и обратно вверх вокруг нее. Шлам удаляется из жидкости наверху ствола скважины, а затем жидкость закачивается обратно вниз.[13] Этот подход требует длительного времени спуска, так как вся бурильная колонна должна быть поднята из скважины, и каждая длина трубы должна быть отдельно отсоединена, а затем повторно соединена при повторной установке бурильной колонны.[11][17] Наряду с логистическими трудностями, связанными с доставкой тяжелого оборудования на ледовые щиты, это делает традиционные роторные буровые установки непривлекательными.[11] В отличие, провод сверла позволяют извлекать колонковый ствол из буровой установки, пока он еще находится на забое скважины. Колонковый ствол поднимается на поверхность и керн удаляется; ствол снова опускается и снова подсоединяется к буровой установке.[18] Другой альтернативой являются гибкие бурильные установки, в которых бурильной колонны достаточно гибок, чтобы скручиваться на поверхности. Это избавляет от необходимости отключать и повторно подсоединять трубы во время поездки.[17]

Дно ледобура
Головка механического сверла с режущими зубьями

Необходимость в колонне бурильных труб, которая простирается от поверхности до забоя скважины, может быть устранена путем подвешивания всей скважинной сборки на армированном кабеле, который передает мощность на забойный двигатель. Эти сверла с тросовой подвеской могут использоваться как для мелких, так и для глубоких отверстий; они требуют устройства защиты от крутящего момента, например рессоры которые прижимаются к стволу скважины, чтобы предотвратить вращение буровой установки вокруг буровой головки при резке керна.[19] 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 сверла были разработаны для извлечения второго кольцевого керна за пределами центрального керна, и в этих буровых установках пространство между двумя кернами может использоваться для циркуляции. Буровые установки с тросовой подвеской оказались самой надежной конструкцией для глубокого бурения льда.[20][21]

Также можно использовать термобуры, которые режут лед за счет электрического нагрева буровой головки, но у них есть некоторые недостатки. Некоторые из них были разработаны для работы в холодном льду; они имеют высокое энергопотребление, и выделяемое ими тепло может ухудшить качество извлеченного ледяного керна. Ранние термические сверла, предназначенные для использования без бурового раствора, в результате были ограничены по глубине; более поздние версии были модифицированы для работы в скважинах, заполненных жидкостью, но это уменьшило время спуска, и эти сверла сохранили проблемы более ранних моделей. Кроме того, термические дрели обычно громоздки и могут оказаться непрактичными в использовании в областях, где возникают логистические трудности. Более поздние модификации включают использование антифриз, что устраняет необходимость нагрева сверла в сборе и, следовательно, снижает потребляемую мощность сверла.[22] Сверла с горячей водой используют струи горячей воды на буровой головке, чтобы растопить воду вокруг керна. Недостатки состоят в том, что трудно точно контролировать размеры ствола скважины, керн нельзя легко сохранить стерильным, а нагревание может вызвать тепловой удар к ядру.[23]

При бурении во льдах с умеренным климатом термобуры имеют преимущество перед электромеханическими (ЭМ) сверлами: лед, растаявший под давлением, может повторно замерзнуть на буровых долотах с ЭМ, снижая эффективность резания и засоряя другие части механизма. ЭМ-буровые установки также более склонны к разрушению кернов льда там, где лед находится под высоким напряжением.[24]

При сверлении глубоких отверстий, требующих бурового раствора, отверстие необходимо обшитый (снабжен цилиндрической футеровкой), так как иначе буровой раствор будет поглощен снегом и фирном. Кожух должен доходить до непроницаемых слоев льда. Для установки обсадной колонны можно использовать неглубокий шнек для создания пилотного отверстия, которое затем развернутый (расширен), пока он не станет достаточно широким, чтобы принять кожух; Также можно использовать шнек большого диаметра, что избавляет от необходимости расширения. Альтернативой обсадной колонне является использование воды в скважине для насыщения пористого снега и фирна; вода в конечном итоге превращается в лед.[3]

Не все керны льда с разной глубины одинаково востребованы научными исследователями, что может привести к нехватке кернов льда на определенных глубинах. Чтобы решить эту проблему, была проделана работа над технологией бурения повторяющихся кернов: дополнительных кернов, извлеченных путем бурения в боковой стенке ствола скважины на глубинах, представляющих особый интерес. Повторяющиеся керны были успешно извлечены на водоразделе WAIS в сезоне бурения 2012–2013 гг. На четырех различных глубинах.[25]

Крупные керновые проекты

Логистика любого проекта по добыче керна сложна, потому что места, как правило, труднодоступны и могут находиться на большой высоте. Для реализации самых крупных проектов требуются годы планирования и годы, и они обычно выполняются как международные консорциумы. В EastGRIP проект, например, который по состоянию на 2017 год ведет бурение в восточной Гренландии, находится в ведении Центр льда и климата (Институт Нильса Бора, Копенгагенский университет ) в Дания,[26] и включает в свой руководящий комитет представителей 12 стран.[27] В течение бурового сезона в лагере работает множество людей,[28] и логистическая поддержка включает возможности доставки по воздуху, предоставляемые Национальная гвардия США Air, с помощью Транспортные самолеты Геркулес принадлежит Национальный фонд науки.[29] В 2015 году команда EastGRIP переехала в лагерь из NEEM, предыдущая Гренландская площадка для бурения кернового льда, на площадку EastGRIP.[30] Ожидается, что бурение будет продолжено как минимум до 2020 года.[31]

Основная обработка

Ученый, стоящий на скамейке, распиливает ледяной керн
Пиление СХВАТИТЬ основной

С некоторыми вариациями между проектами, следующие этапы должны выполняться между бурением и окончательным хранением ледяного керна.[32]

Бур удаляет ледяное кольцо вокруг керна, но не режет под ним. Подпружиненный рычаг, называемый сердечником-собачкой, может сломать сердечник и удерживать его на месте, пока он поднимается на поверхность. Затем керн извлекается из буровой трубы, обычно раскладывая его плоско, чтобы керн мог выскользнуть на подготовленную поверхность.[32] При выдвижении керн необходимо очистить от бурового раствора; для WAIS Divide Для этого была создана система вакуумирования. Поверхность, на которую устанавливается керн, должна быть как можно точнее совмещена с буровым каналом, чтобы минимизировать механическое напряжение на керн, которое может легко сломаться. Во избежание теплового удара температура окружающей среды поддерживается значительно ниже точки замерзания.[33]

Журнал ведется с информацией о керне, включая его длину и глубину, с которой он был извлечен, и керн может быть помечен, чтобы показать его ориентацию. Обычно его разрезают на более короткие секции, стандартная длина в США составляет один метр. Затем стержни хранятся на месте, обычно в пространстве ниже уровня снега, чтобы упростить поддержание температуры, хотя можно использовать дополнительное охлаждение. Если необходимо удалить больше бурового раствора, керны могут продуваться воздухом. Берутся любые пробы, необходимые для предварительного анализа. Затем ядро ​​упаковывают в мешки, часто в полиэтилен, и хранится для отгрузки. Добавлена ​​дополнительная упаковка, включая набивочный материал. Когда керны вылетают с буровой площадки, кабина экипажа самолета не нагревается, чтобы поддерживать низкую температуру; когда они перевозятся на корабле, они должны храниться в холодильной установке.[33]

По всему миру есть несколько мест, где хранятся ледяные керны, например Национальная лаборатория керна льда в США. Эти места предоставляют образцы для тестирования. Значительная часть каждого ядра заархивирована для будущего анализа.[33][34]

Хрупкий лед

Пузыри в образце антарктического льда, освещенные поляризованным светом
Кусок антарктического льда с застрявшими пузырями. Изображения из CSIRO.

В диапазоне глубин, известном как хрупкий лед В зоне льда пузырьки воздуха задерживаются льдом под большим давлением. Когда ядро ​​поднимается на поверхность, пузырьки могут создавать напряжение, превышающее предел прочности льда, что приводит к появлению трещин и скол.[35] На большей глубине воздух превращается в клатраты, и лед снова становится устойчивым.[35][36] На участке водораздела WAIS зона хрупкого льда находилась на глубине от 520 м до 1340 м.[35]

Зона хрупкого льда обычно дает пробы худшего качества, чем остальная часть керна. Некоторые шаги могут быть предприняты для решения проблемы. Вкладыши могут быть помещены внутрь бурового ствола, чтобы закрыть керн до того, как он будет выведен на поверхность, но это затрудняет очистку бурового раствора. При бурении полезных ископаемых специальное оборудование может поднимать образцы керна на поверхность при забойном давлении, но это слишком дорого для труднодоступных мест большинства буровых площадок. Хранение производственных помещений при очень низких температурах ограничивает тепловые удары. Керны являются наиболее хрупкими на поверхности, поэтому другой подход - разбить их на куски длиной 1 м в отверстии. Выдавливание керна из бурового ствола в сетку помогает удерживать его вместе, если он расколется. Хрупкие керны также часто могут оставаться в хранилище на буровой в течение некоторого времени, до одного года между сезонами бурения, чтобы лед постепенно расслабился.[35][37]

Данные ледяного керна

Знакомства

На кернах льда выполняется множество различных видов анализа, включая подсчет визуального слоя, тесты на электрическая проводимость и физические свойства, и анализы на включение газов, частиц, радионуклиды, и различные молекулярные разновидность. 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 скопления льда и потока, чтобы предсказать, сколько времени потребуется данному снегопаду, чтобы достичь определенной глубины. Другой метод - коррелировать радионуклиды или следы атмосферных газов с другими временными шкалами, такими как периодичности земных параметры орбиты.[38]

Трудность датировки керна льда состоит в том, что газы могут размытый через фирн, поэтому лед на данной глубине может быть значительно старше, чем захваченные в нем газы. В результате для данного ледяного керна существует две хронологии: 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 прогнозы не всегда оказывались надежными.[39][40] В местах с очень слабым снегопадом, например Восток, неопределенность разницы между возрастом льда и газа может составлять более 1000 лет.[41]

Плотность и размер пузырьков, захваченных льдом, указывают на размер кристаллов в момент их образования. Размер кристалла связан со скоростью его роста, которая, в свою очередь, зависит от температуры, поэтому свойства пузырьков можно комбинировать с информацией о скорости накопления и плотности фирна для расчета температуры, когда фирн образовался.[42]

Радиоуглеродное датирование может использоваться на угле в ловушке CO
2. В полярных ледяных покровах содержится около 15–20 мкг углерода в виде CO
2 в каждом килограмме льда, а также может быть карбонат частицы сносимой ветром пыли (лесс ). В CO
2 можно выделить путем сублимации льда в вакууме, поддерживая достаточно низкую температуру, чтобы лёсс не отдавал углерод. Результаты необходимо скорректировать на наличие 14
C создается непосредственно во льду космическими лучами, и величина коррекции сильно зависит от местоположения ледяного ядра. Исправления для 14
C произведенные ядерными испытаниями оказывают гораздо меньшее влияние на результаты.[43] Углерод в частицы также можно датировать путем отделения и тестирования нерастворимых в воде органический компоненты пыли. Обычно обнаруживаемые очень небольшие количества требуют использования по крайней мере 300 г льда, что ограничивает способность метода точно определять возраст глубины керна.[44]

Шкалы времени для ледяных кернов из одного и того же полушария обычно можно синхронизировать с помощью слоев, которые включают материал из вулканических событий. Сложнее связать шкалы времени в разных полушариях. В Лашамп событие, а геомагнитная инверсия около 40 000 лет назад, можно идентифицировать по ядрам;[45][46] вдали от этой точки измерения газов, таких как CH
4 (метан ) может использоваться, чтобы связать хронологию ядра Гренландии (например) с ядром Антарктики.[47][48] В случаях, когда вулканический тефра с вкраплениями льда, датировать его можно с помощью аргон / аргон датирование и, следовательно, обеспечить фиксированные точки для датировки льда.[49][50] Распад урана также использовался для датировки ледяных кернов.[49][51] Другой подход - использовать Байесовская вероятность методы поиска оптимального сочетания нескольких независимых записей. Этот подход был разработан в 2010 году и с тех пор превратился в программный инструмент DatIce.[52][53]

Граница между Плейстоцен и Голоцен, около 11700 лет назад, теперь формально определяется со ссылкой на данные о ледяных кернах Гренландии. Формальные определения стратиграфических границ позволяют ученым из разных мест сопоставить свои выводы. Это часто связано с записями окаменелостей, которых нет в ледяных кернах, но керны имеют чрезвычайно точные данные. палеоклиматический информация, которая может быть коррелирована с другими показателями климата.[54]

Датирование ледяных щитов оказалось ключевым элементом в определении дат палеоклиматических записей. В соответствии с Ричард Элли «Во многих отношениях ледяные керны являются« розеттовыми камнями », которые позволяют создать глобальную сеть точно датированных палеоклиматических записей с использованием лучших возрастов, определенных в любой точке планеты».[42]

Визуальный анализ

Серия темных и светлых полос со стрелками, обозначающими более светлые полосы
Участок ледяного керна GISP 2 длиной 19 см с высоты 1855 м, показывающий структуру годового слоя, освещенную снизу волоконно-оптическим источником. Разрез содержит 11 годовых слоев с летними слоями (отмечены стрелками), зажатыми между более темными зимними слоями.[55]

В кернах видны видимые слои, соответствующие годовому снегопаду на керне. Если вырыть пару ям в свежем снегу с тонкой стенкой между ними, а одна из ям накрыта крышей, наблюдатель в яме с крышей увидит слои, показываемые светящимся солнечным светом. Шестифутовая яма может показать что угодно - от менее чем одного года до нескольких лет снега, в зависимости от местоположения. Столбы, оставленные в снегу из года в год, показывают количество накопленного снега за год, и это может быть использовано для проверки того, что видимый слой в снежной яме соответствует снегопаду за один год.[56]

В центральной Гренландии в течение обычного года может выпадать два-три фута зимнего снега, а летом - несколько дюймов. Когда он превращается в лед, два слоя составляют не более фута льда. Слои, соответствующие летнему снегу, будут содержать более крупные пузыри, чем зимние слои, поэтому чередующиеся слои остаются видимыми, что позволяет вести обратный отсчет ядра и определять возраст каждого слоя.[57] По мере увеличения глубины до точки, где структура льда меняется на клатратную, пузырьки больше не видны, а слои больше не видны. Слои пыли теперь могут стать видимыми. Лед из кернов Гренландии содержит пыль, переносимую ветром; пыль проявляется особенно сильно в конце зимы и выглядит как мутные серые слои. Эти слои сильнее и легче различимы в прошлом, когда климат Земли был холодным, сухим и ветреным.[58]

Любой метод подсчета слоев в конечном итоге сталкивается с трудностями, поскольку поток льда приводит к тому, что слои становятся тоньше и труднее различимы с увеличением глубины.[59] Проблема стоит более остро в местах с высоким уровнем накопления; места с низким уровнем накопления, такие как центральная Антарктида, необходимо датировать другими методами.[60] Например, на Востоке подсчет слоев возможен только до возраста 55 000 лет.[61]

Когда происходит таяние летом, растаявший снег снова замерзает в снеге и фирне, и в образовавшемся слое льда очень мало пузырьков, поэтому его легко распознать при визуальном осмотре керна. Идентификация этих слоев, как визуально, так и путем измерения плотности керна в зависимости от глубины, позволяет рассчитать процентное соотношение свойств таяния (MF): MF, равное 100%, будет означать, что ежегодные отложения снега показывают признаки таяния. Расчеты MF усредняются по нескольким сайтам или за длительные периоды времени для сглаживания данных. Графики данных MF во времени показывают изменения климата и показывают, что с конца 20-го века скорость таяния увеличивается.[62][63]

В дополнение к ручному осмотру и регистрации характеристик, выявленных при визуальном осмотре, керны можно оптически сканировать, чтобы получить цифровую визуальную запись. Это требует, чтобы сердцевина была разрезана вдоль, так чтобы получилась плоская поверхность.[64]

Изотопный анализ

Изотопный состав кислорода в керне можно использовать для моделирования температурной истории ледникового покрова. Кислород имеет три стабильных изотопа: 16
О, 17
О и 18
О.[65] Соотношение между 18
О и 16
О указывает температуру, когда выпал снег.[66] Потому что 16
О легче чем 18
О, вода, содержащая 16
О с большей вероятностью превратится в пар, а вода, содержащая 18
О с небольшой вероятностью конденсируется из пара в кристаллы дождя или снега. При более низких температурах разница более заметна. Стандартный метод записи 18
О/16
О соотношение - это вычитание отношения в стандарте, известном как стандартная средняя океанская вода (SMOW):[66]

где знак указывает частей на тысячу.[66] Образец с таким же 18
О/16
О соотношение, поскольку SMOW имеет δ18О 0 ‰; образец, который обеднен 18
О имеет отрицательный δ18О.[66] Объединение δ18О измерения образца ледяного керна с температурой в скважине на глубине, откуда он был взят, дают дополнительную информацию, в некоторых случаях приводящую к значительным поправкам к температурам, полученным из δ18О данные.[67][68] Не все скважины можно использовать в этих анализах. Если в прошлом на площадке происходило значительное таяние, в скважине больше не будет сохраняться точная запись температуры.[69]

Соотношение водорода также можно использовать для расчета температурной истории. Дейтерий (2
ЧАС, или D) тяжелее водорода (1
ЧАС) и делает воду более склонной к конденсации и меньшей вероятности испарения. А δОтношение D можно определить так же, как δ18О.[70][71] Между δ18О и δD:[72]

где d - избыток дейтерия. Когда-то считалось, что это означает, что нет необходимости измерять оба отношения в данном керне, но в 1979 году Merlivat и Jouzel показали, что избыток дейтерия отражает температуру, относительную влажность и скорость ветра океана, в котором возникла влага. С тех пор принято измерять и то, и другое.[72]

Записи изотопов воды, проанализированные в кернах из Лагерь века и Краситель 3 в Гренландии сыграли важную роль в открытии События Dansgaard-Oeschger —Быстрое потепление в начале межледниковый с последующим более медленным охлаждением.[73] Были изучены и другие изотопные отношения, например, соотношение между 13
C и 12
C может предоставить информацию о прошлых изменениях в цикл углерода. Объединение этой информации с записями об уровне углекислого газа, также полученными из ледяных кернов, дает информацию о механизмах, лежащих в основе изменений в CO
2 через некоторое время.[74]

Отбор проб палеоатмосферы

Три графика, расположенные один над другим; можно визуально увидеть корреляцию между CO2 и температурой; График пыли обратно коррелирует с двумя другими
График CO2 (зеленый), восстановленная температура (синий) и пыль (красный) из Ледяной керн восток 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.[75]

В 1960-х годах было понятно, что анализ воздуха, заключенного в ледяных кернах, даст полезную информацию о палеоатмосфера, но только в конце 1970-х годов был разработан надежный метод извлечения. Первые результаты показали, что CO
2 концентрация была на 30% меньше на последний ледниковый максимум чем до начала индустриальной эпохи. Дальнейшие исследования показали надежную корреляцию между CO
2 уровней и температуры, рассчитанной на основе данных по изотопам льда.[76]

Потому что CH
4 (метан) производится в озерах и водно-болотные угодья количество в атмосфере коррелирует с силой муссоны, которые, в свою очередь, коррелируют с силой низкая широта летом инсоляция. Поскольку инсоляция зависит от орбитальные циклы, для которых шкала времени доступна из других источников, CH
4 может использоваться для определения взаимосвязи между глубиной керна и возрастом.[60][61] N
2О (закись азота) также коррелирует с ледниковыми циклами, хотя при низких температурах график несколько отличается от CO
2 и CH
4 графики.[76][77] Аналогично соотношение между N
2 (азот) и О
2 (кислород) можно использовать для датирования ледяных кернов: поскольку воздух постепенно захватывается снегом, превращаясь в фирн, а затем в лед, О
2 теряется легче, чем N
2, а относительное количество О
2 коррелирует с силой местной летней инсоляции. Это означает, что захваченный воздух удерживается в соотношении О
2 к N
2, запись летней инсоляции, и, следовательно, объединение этих данных с данными орбитального цикла позволяет получить схему датирования ледяных кернов.[60][78]

Распространение внутри слоя фирна вызывает другие изменения, которые можно измерить. Гравитация заставляет более тяжелые молекулы обогащаться в нижней части газовой колонны, причем степень обогащения зависит от разницы в массе между молекулами. Более низкие температуры приводят к большему обогащению более тяжелых молекул в нижней части колонны. Эти фракционирование процессы в захваченном воздухе, определяемые измерением 15
N/14
N соотношение и неон, криптон и ксенон, были использованы для определения толщины слоя фирна и определения другой палеоклиматической информации, такой как средние температуры океана в прошлом.[68] Некоторые газы, такие как гелий может быстро диффундировать сквозь лед, поэтому для получения точных данных может потребоваться проверка на наличие этих «летучих газов» в течение нескольких минут после извлечения керна.[33] Хлорфторуглероды (ХФУ), которые способствуют парниковый эффект а также вызвать потеря озона в стратосфера,[79] может быть обнаружен в кернах льда примерно после 1950 г .; почти все ХФУ в атмосфере были созданы в результате деятельности человека.[79][80]

Гренландские керны во время переходных климатических изменений могут показывать избыток CO2 в пузырьках воздуха при анализе из-за образования CO2 кислотными и щелочными примесями. [81]

Гляциохимия

Летний снег в Гренландии содержит немного морской соли, приносимой из окружающих вод; зимой его меньше, когда большая часть морской поверхности покрыта паковым льдом. По аналогии, пероксид водорода появляется только в летнем снегу, потому что для его образования в атмосфере требуется солнечный свет. Эти сезонные изменения можно обнаружить, поскольку они приводят к изменениям электропроводности льда. Размещение двух электроды с высоким напряжением между ними на поверхности ледяного ядра дает измерение проводимости в этой точке. Перетаскивая их по длине жилы и записывая проводимость в каждой точке, вы получаете график, показывающий годичную периодичность. Такие графики также определяют химические изменения, вызванные несезонными явлениями, такими как лесные пожары и крупные извержения вулканов. Когда известное вулканическое событие, такое как извержение Лаки в Исландии в 1783 году, может быть идентифицирован в записи керна льда, он обеспечивает перекрестную проверку возраста, определенного подсчетом слоев.[82] Материал из Лаки можно идентифицировать в кернах льда Гренландии, но он не распространился до Антарктиды; извержение 1815 г. Тамбора в Индонезии материал попал в стратосферу, и его можно идентифицировать как в гренландских, так и в антарктических ледяных кернах. Если дата извержения не известна, но она может быть идентифицирован в нескольких ядер, то начиная со льдом в свою очередь может дать дату извержение, которое затем может быть использовано в качестве опорного слоя.[83] Это было сделано, например, при анализе климата за период с 535 по 550 год нашей эры, на который, как полагали, повлияло иначе неизвестное тропическое извержение примерно в 533 году нашей эры; но это оказалось вызвано двумя извержениями, одним в 535 году или в начале 536 года нашей эры, а вторым в 539 или 540 году нашей эры.[84] Есть и более древние ориентиры, такие как извержение Тоба около 72000 лет назад.[83]

Многие другие элементы и молекулы были обнаружены в ледяных кернах.[85] В 1969 году было обнаружено, что вести Уровень гренландского льда увеличился более чем в 200 раз по сравнению с доиндустриальными временами, а также повысился уровень других элементов, производимых промышленными процессами, таких как медь, кадмий, и цинк, также были записаны.[86] Наличие азотной и серной кислоты (HNO
3 и ЧАС
2ТАК
4) в осадках коррелирует с увеличением расхода топлива горение через некоторое время. Метансульфонат (MSA) (CH
3ТАК−
3) производится в атмосфере морскими организмами, поэтому записи ледяных кернов MSA предоставляют информацию об истории океанической среды. Как перекись водорода (ЧАС
2О
2) и формальдегид (HCHO) были изучены наряду с такими органическими молекулами, как черный карбон которые связаны с выбросами растительности и лесными пожарами.[85] Некоторые виды, такие как кальций и аммоний, показывают сильные сезонные колебания. В некоторых случаях в один вид вносят вклад более одного источника: например, Ca++ происходит из пыли, а также из морских источников; поступление морской пыли намного больше, чем поступление пыли, и поэтому, хотя два источника достигают пика в разное время года, общий сигнал показывает пик зимой, когда входной сигнал с морской среды максимален.[87] Сезонные сигналы могут быть стерты в местах с низким накоплением из-за приземных ветров; в этих случаях невозможно датировать отдельные слои льда между двумя эталонными слоями.[88]

Некоторые из отложившихся химических веществ могут взаимодействовать со льдом, поэтому то, что обнаруживается в ледяном керне, не обязательно является первоначально отложенным. Примеры включают HCHO и ЧАС
2О
2. Еще одна сложность заключается в том, что в районах с низкой скоростью накопления осадки из тумана могут увеличивать концентрацию в снегу, иногда до такой степени, что атмосферная концентрация может быть завышена в два раза.[89]

Растворимые примеси, содержащиеся в ледяных кернах[90]
ИсточникЧерезИзмерено в полярных льдах
ОкеаныВолны и ветерМорская соль: Na+
, Cl−
, Mg2+
, Ca2+
, ТАК2−
4, K+
Земельные участкиСухость и ветерЗемные соли: Mg2+
, Ca2+
, CO2−
3, ТАК2−
4, алюмосиликаты
Выбросы человека и биологические газы: ТАК
2, (CH
3)
2S, ЧАС
2S, COS, НЕТ
Икс, NH
3, углеводороды и галоидоуглероды		Атмосферная химия: О
3, ЧАС
2О
2, ОЙ, RO
2, НЕТ
3,		ЧАС+
, NH+
4, Cl−
, НЕТ−
3, ТАК2−
4, CH
3ТАК−
3, F−
, HCOO−
, другие органические соединения

Радионуклиды

График, показывающий содержание 36Cl в зависимости от высоты снежного покрова, показывающий всплеск во время наземных ядерных испытаний
36Cl с ядерных испытаний 1960-х годов во льдах американского ледника.

Галактические космические лучи производить 10
Быть в атмосфере со скоростью, зависящей от магнитного поля Солнца. Напряженность поля связана с интенсивностью солнечная радиация, поэтому уровень 10
Быть в атмосфере доверенное лицо для климата. Ускорительная масс-спектрометрия может обнаруживать низкие уровни 10
Быть в ледяных кернах - около 10 000 атомов в грамме льда, и их можно использовать для обеспечения долгосрочных записей солнечной активности.[91] Тритий (3
ЧАС), созданный в результате испытаний ядерного оружия в 1950-х и 1960-х годах, был обнаружен в ледяных кернах,[92] и оба 36Cl и 239
Пу были найдены в ледяных кернах в Антарктиде и Гренландии.[93][94][95] Хлор-36, период полураспада которого составляет 301000 лет, использовался для датирования ядер, как и криптон (85
Kr, с периодом полураспада 11 лет), свинец (210
Pb, 22 года) и кремния (32
Si, 172 года).[88]

Прочие 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 твердые частицы, которые остаются позади, включая метеориты. Пруды с талой водой также могут содержать метеориты. На Южнополярная станция, лед в колодце тает, чтобы обеспечить водоснабжение, оставляя после себя микрометеориты. Они были собраны роботом-пылесосом и исследованы, что привело к улучшенным оценкам их потока и массового распределения.[96] Колодец не является ледяным керном, но возраст растаявшего льда известен, поэтому можно определить возраст извлеченных частиц. Каждый год скважина становится глубже примерно на 10 м, поэтому микрометеориты, собранные в конкретный год, примерно на 100 лет старше, чем микрометеориты предыдущего года.[97] Пыльца, важный компонент кернов отложений, также можно найти в кернах льда. Он предоставляет информацию об изменениях в растительности.[98]

Физические свойства

Помимо примесей в керне и изотопного состава воды, исследуются физические свойства льда. Такие особенности, как размер кристалла и ось Ориентация может раскрыть историю моделей течения льда в ледяном покрове. Размер кристалла также можно использовать для определения дат, но только для мелких ядер.[99]

История

Смотрите также: История научного бурения льда

Ранние годы

Мужчина на дорожке между двумя высокими стеллажами с образцами керна льда
Магазин образцов керна

В 1841 и 1842 гг. Луи Агассис просверлил отверстия в Unteraargletscher в Альпы; они были пробурены железными прутьями и не производили кернов. Самая глубокая скважина составила 60 м. На Эрих фон Дригальский В ходе антарктической экспедиции 1902 и 1903 годов в айсберге к югу от островов Кергелен были пробурены 30-метровые скважины и были сняты показания температуры. Первым ученым, создавшим инструмент для отбора проб снега, был Джеймс Э. Черч, названный Павлом Талалаем «отцом современной снежной съемки». Зимой 1908–1909 годов Черч построил стальные трубы с прорезями и режущими головками для извлечения кернов снега длиной до 3 метров. Сегодня используются аналогичные устройства, модифицированные для отбора проб с глубины около 9 м. Их просто вдавливают в снег и вращают вручную.[100]

Первое систематическое исследование слоев снега и фирна было выполнено Эрнстом Зорге, который был частью Альфред Вегенер Экспедиция в центральную Гренландию в 1930–1931 гг. Зорге выкопал яму длиной 15 м, чтобы исследовать слои снега, и его результаты позже были формализованы в Законе уплотнения Зорге Анри Бадером, который в 1933 году провел дополнительные керновые работы на северо-западе Гренландии.[101] В начале 1950-х годов СИПРЕ Экспедиция взяла пробы из карьера на большей части ледникового щита Гренландии, получив ранние данные о соотношении изотопов кислорода. Три другие экспедиции 1950-х годов начали ледовые работы: совместная Норвежско-британо-шведская антарктическая экспедиция (NBSAE), в Земля Королевы Мод в Антарктиде; то Исследовательский проект ледяного поля Джуно (JIRP), в Аляска; и Expéditions Polaires Françaises, в центральной Гренландии. Качество керна было плохим, но некоторые научные работы были выполнены на извлеченном льду.[102]

В Международный геофизический год (1957–1958) увидел рост гляциология исследования по всему миру, при этом одной из приоритетных целей исследования являются глубокие ядра в полярных регионах. SIPRE провела пробное бурение в 1956 г. (до 305 м) и 1957 г. (до 411 м) на Площадке 2 в Гренландии; второй керн с учетом опыта бурения в предыдущем году был извлечен в гораздо лучшем состоянии с меньшим количеством зазоров.[103] В Антарктиде керн 307 м пробурен на Станция Берд в 1957–1958 гг., а керн 264 м на Маленькая Америка V, на Шельфовый ледник Росс, в следующем году.[104] Успех колонкового бурения МГГ привел к повышенному интересу к улучшению возможностей отбора керна, за которым последовало CRREL проект в Camp Century, где в начале 1960-х было пробурено три скважины, самая глубокая из которых достигла основания ледяного покрова на высоте 1387 м в июле 1966 года.[105] Буровая установка, использовавшаяся в Camp Century, затем была доставлена ​​на станцию ​​Берд, где была пробурена скважина длиной 2164 м до коренной породы до того, как буровая установка была заморожена в скважине подледной талой водой, и от нее пришлось отказаться.[106]

Французские, австралийские и канадские проекты 1960-х и 1970-х годов включают в себя 905-метровую сердцевину на Купол C в Антарктиде, пробуренные CNRS; ядра на Закон купол пробурено АНАРЕ, начиная с 1969 г., с керном 382 м; и Девонская ледяная шапка керны, обнаруженные канадской командой в 1970-х годах.[107]

Глубинные ядра Антарктиды

График, показывающий уровни CO2, выделенный для обозначения ледниковых циклов
Составные данные для купола C, CO2 уровни (ppm) за последние 800 000 лет и связанные с ними ледниковые циклы.

Советский проекты ледового бурения начались в 1950-х годах, в Земля Франца-Иосифа, то Урал, Новая Земля, а в Мирный и Восток в Антарктике; не все эти ранние отверстия извлекали керны.[108] В последующие десятилетия работа продолжалась во многих регионах Азии.[109] Бурение в Антарктике было сосредоточено в основном на Мирном и Востоке, при этом серия глубоких скважин на Востоке началась в 1970 году.[110] Первая глубокая скважина на Востоке достигла 506,9 м в апреле 1970 г .; к 1973 г. была достигнута глубина 952 м. Следующая скважина Восток 2, пробуренная с 1971 по 1976 год, достигла 450 м, а Восток 3 - 2202 м в 1985 году после шести сезонов бурения.[111] Восток-3 был первым ядром, извлекшим лед из предыдущего ледникового периода, 150 000 лет назад.[112] Бурение было прервано пожаром в лагере в 1982 году, но дальнейшее бурение началось в 1984 году, и в конечном итоге оно достигло 2546 м в 1989 году. Пятая керна Восток была начата в 1990 году, достигла 3661 м в 2007 году и позже была увеличена до 3769 м.[107][112] Расчетный возраст льда составляет 420 000 лет на глубине 3310 м; ниже этой точки трудно надежно интерпретировать данные из-за перемешивания льда.[113]

Сравнение ледяных кернов EPICA Dome C и Vostok

EPICA Европейское сотрудничество по исследованию ледяных кернов было сформировано в 1990-х годах, и в Восточной Антарктиде были пробурены две скважины: одна на Куполе С, которая достигла 2871 м всего за два сезона бурения, но потребовалось еще четыре года, чтобы достичь коренной породы на высоте 3260 м. ; и один в Kohnen Station, 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 далеко; К концу проекта пригодные для использования данные расширились до 800 000 лет назад.[113]

Другие глубокие антарктические керны включали японский проект в Купол F, который достиг 2503 м в 1996 г., с оценочным возрастом нижней части керна 330 000 лет; и последующая дыра на том же месте, которая достигла 3035 м в 2006 году, а возраст льда оценивается в 720 000 лет.[113] Команды США пробурили Станция Мак-Мердо в 90-е годы, а в Тейлор Доум (554 м в 1994 г.) и Сипл Купол (1004 м в 1999 г.), причем оба керна достигают льда с последнего ледникового периода.[113][114] В Западно-антарктический ледяной щит (WAIS), завершенный в 2011 году, достиг 3405 м; на этом месте накоплено большое количество снега, поэтому возраст льда составляет всего 62000 лет, но, как следствие, керн предоставляет данные с высоким разрешением за период, который он охватывает.[60] Керн 948 м пробурен на Остров Беркнер проектом, управляемым Британская антарктическая служба с 2002 по 2005 гг., вплоть до последнего ледникового периода;[60] и управляемая итальянцами ITASE проект завершил 1620 м керна на Купол Талоса в 2007.[60][115]

В 2016 году ядра были извлечены из Аллан Хиллз в Антарктиде, в районе, где старый лед лежал у поверхности. Керны датированы калий-аргоновым датированием; традиционное датирование ледяных кернов невозможно, поскольку присутствовали не все слои. Было обнаружено, что самое древнее ядро ​​включает лед, возникший 2,7 миллиона лет назад, - безусловно, самый старый лед, датируемый ядром.[116]

Гренландские глубокие ядра

В 1970 году начались научные дискуссии, в результате которых Проект ледового щита Гренландии (GISP) - международное исследование ледникового щита Гренландии, которое длилось до 1981 года. Потребовались годы полевых работ, чтобы определить идеальное место для глубокого ядра; полевые работы включали несколько кернов средней глубины, в том числе на месторождениях Дай 3 (372 м в 1971 г.), Милсенте (398 м в 1973 г.) и Крите (405 м в 1974 г.). Место на севере центральной части Гренландии было выбрано в качестве идеального, но финансовые ограничения вынудили группу начать бурение на Dye 3, начиная с 1979 года. В 1981 году скважина достигла коренной породы на глубине 2037 м. В конечном итоге были пробурены две скважины на расстоянии 30 км друг от друга в северо-центральном районе в начале 1990-х двумя группами: СХВАТИТЬ, европейский консорциум, и GISP-2, группа 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.[117] Оба керна были ограничены климатической информацией примерно за 100000 лет, и, поскольку считалось, что это связано с топографией породы, лежащей под ледяным покровом на площадках бурения, было выбрано новое место в 200 км к северу от GRIP и новый проект , NorthGRIP, был запущен как международный консорциум во главе с Данией. Бурение началось в 1996 году; первая скважина должна была быть заброшена на высоте 1400 м в 1997 году, а новая скважина была начата в 1999 году, достигнув 3085 м в 2003 году. Яма не достигла коренной породы, но оканчивалась у подледниковой реки. Ядро предоставило климатические данные до 123000 лет назад, которые охватывают часть последнего межледникового периода. Последующая Северная Гренландия иемская (NEEM ) в рамках проекта в 2010 г. была извлечена керна длиной 2537 м с участка, расположенного дальше на север, что расширило климатический рекорд до 128 500 лет назад;[112] За NEEM последовали EastGRIP, который начался в 2015 году в восточной Гренландии и, как ожидается, будет завершен в 2020 году.[118]

Неполярные жилы

Ледяные керны были пробурены в местах, удаленных от полюсов, особенно в Гималаи и Анды. Некоторые из этих ядер восходят к последнему ледниковому периоду, но они более важны как записи о Эль-Ниньо события и сезон дождей в Южной Азии.[60] Также были пробурены керны на Гора Килиманджаро,[60] в Альпах,[60] а в Индонезии[119] Новая Зеландия,[120] Исландия,[121] Скандинавия,[122] Канада,[123] и США.[124]

Планы на будущее

IPICS (Международное партнерство в области науки о ледяных кернах) подготовила серию официальных документов, в которых излагаются будущие задачи и научные цели для сообщества ученых, занимающихся изучением ледяных кернов. К ним относятся планы:[125]

  • Извлеките ледяные керны, возраст которых превышает 1,2 миллиона лет, чтобы получить несколько итераций записи ледяных кернов для 40 000-летних климатических циклов, которые, как известно, действовали в то время. Нынешние ядра имеют возраст более 800 000 лет и показывают циклы в 100 000 лет.
  • Улучшите хронологию ледяных кернов, включая соединение хронологий нескольких кернов.
  • Определите дополнительные косвенные данные по кернам льда, например, для морского льда, морской биологической продуктивности или лесных пожаров.
  • Пробурить дополнительные керны, чтобы получить данные с высоким разрешением за последние 2000 лет, чтобы использовать их в качестве исходных данных для подробного моделирования климата.
  • Определите улучшенный буровой раствор
  • Повышение способности справляться с хрупким льдом как при бурении, так и при транспортировке и хранении
  • Найдите способ работать с кернами, в коренных породах которых находится вода под давлением.
  • Придумайте стандартизированную легкую буровую установку, способную бурить как мокрые, так и сухие скважины, а также достигать глубины до 1000 м.
  • Улучшите обработку ядра, чтобы получить максимальную информацию из каждого ядра.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Аллея 2000 С. 71–73.
  2. ^ а б c Аллея 2000 С. 48–50.
  3. ^ а б Талалай 2016, п. 263.
  4. ^ Брэдли, Рэймонд С. (2015). Палеоклиматология: реконструкция климата четвертичного периода. Амстердам: Academic Press. п. 138. ISBN  978-0-12-386913-5.
  5. ^ Аллея 2000 С. 35–36.
  6. ^ Найт, Питер Г. (1999). Ледники. Челтнем, Великобритания: Стэнли Торнс. п.206. ISBN  978-0-7487-4000-0.
  7. ^ Тулачик, С .; Elliot, D .; Vogel, S.W .; Powell, R.D .; Priscu, J.C .; Клоу, Г.Д. (2002). FASTDRILL: междисциплинарные полярные исследования на основе бурения припая (PDF) (Отчет). 2002 Мастерская FASTDRILL. п. 9.
  8. ^ Габриэлли, Паоло; Валлелонга, Пол (2015). «Загрязняющие записи в ледяных кернах». В Blais, Jules M .; и другие. (ред.). Загрязняющие вещества окружающей среды: использование природных архивов для отслеживания источников и долгосрочных тенденций загрязнения. Дордрехт, Нидерланды: Springer. п. 395. ISBN  978-94-017-9540-1.
  9. ^ Аллея 2000 С. 43–46.
  10. ^ а б Талалай 2016 С. 34–35.
  11. ^ а б c d Талалай 2016, п. 59.
  12. ^ а б Талалай 2016, п. 7.
  13. ^ а б Талалай 2016, п. 77.
  14. ^ «Глубокое сверление сверлом Hans Tausen». Центр льда и климата Института Нильса Бора. 2 октября 2008 г.. Получено 3 июн 2017.
  15. ^ Шелдон, Саймон Дж .; Попп, Тревор Дж .; Hansen, Steffen B .; Стеффенсен, Йорген П. (26 июля 2017 г.). «Новые перспективные скважинные жидкости для бурения керна льда на высокогорном Восточно-Антарктическом плато». Анналы гляциологии. 55 (68): 260–270. Дои:10.3189 / 2014AoG68A043.
  16. ^ Талалай 2016 С. 259–263.
  17. ^ а б Талалай 2016, п. 101.
  18. ^ Талалай 2016, п. 79.
  19. ^ Талалай 2016 С. 109–111.
  20. ^ Талалай 2016 С. 173–175.
  21. ^ Талалай 2016 С. 252–254.
  22. ^ Загороднов, В .; Томпсон, Л. (26 июля 2017 г.). «Керновые термоэлектрические буровые установки: история и новые конструктивные возможности для бурения средней глубины». Анналы гляциологии. 55 (68): 322–330. Дои:10.3189 / 2014AoG68A012.
  23. ^ Национальный исследовательский совет национальных академий (2007 г.). Исследование подледниковой водной среды Антарктики: рациональное использование окружающей среды и науки. Вашингтон, округ Колумбия: Пресса национальных академий. С. 82–84. ISBN  978-0-309-10635-1.
  24. ^ Швиковски, Маргит; Дженк, Тео М .; Stampfli, Дитер; Стампфли, Феликс (26 июля 2017 г.). «Новая система термического бурения для ледников высотного или умеренного пояса». Анналы гляциологии. 55 (68): 131–136. Дои:10.3189 / 2014AoG68A024.
  25. ^ Аноним (30 июня 2017 г.), Проектирование и производство ледового бурения: долгосрочный технологический план, стр. 24.
  26. ^ Петерсен, Сандра (23 февраля 2016 г.). "EastGrip - проект ледового ядра Восточной Гренландии". Проект ледового ядра Восточной Гренландии. Получено 17 июн 2017.
  27. ^ Мадсен, Мартин Виндбек (14 апреля 2016 г.). «Партнеры». Проект ледового ядра Восточной Гренландии. Архивировано из оригинал 28 июня 2017 г.. Получено 17 июн 2017.
  28. ^ Dahl-Jensen et al. 2016 г. С. 17–19.
  29. ^ Петерсен, Сандра (23 февраля 2016 г.). "О EastGRIP". Проект ледового ядра Восточной Гренландии. Архивировано из оригинал 28 июня 2017 г.. Получено 17 июн 2017.
  30. ^ Dahl-Jensen et al. 2016 г., стр. 8–9.
  31. ^ Кольберт, Элизабет (24 октября 2016 г.). "Когда тает страна". Житель Нью-Йорка. Получено 17 июн 2017.
  32. ^ а б UNH, Джо Сони. «О кернах льда :: Бурение кернов льда». Национальная лаборатория керна льда. Архивировано из оригинал 4 мая 2017 г.. Получено 21 мая 2017.
  33. ^ а б c d Souney et al. 2014 г. С. 16–19.
  34. ^ Хинкли, Тодд (9 декабря 2003 г.). «Международное сообщество ледяных кернов встречается, чтобы обсудить передовой опыт обработки ледяных кернов». Eos Trans AGU. 84 (49): 549. Дои:10.1029 / 2003EO490006..
  35. ^ а б c d Souney et al. 2014 г. С. 20–21.
  36. ^ Учида, Цутому; Duval, P .; Липенков, В.Я .; Hondoh, T .; Mae, S .; Сёдзи, Х. (1994). «Хрупкая зона и аэрогидратообразование в полярных ледяных покровах». Воспоминания Национального института полярных исследований (49): 302..
  37. ^ Талалай 2016 С. 265–266.
  38. ^ Уокер, Майк (2005). Методы четвертичного датирования (PDF). Чичестер: Джон Уайли и сыновья. п. 150. ISBN  978-0-470-86927-7. Архивировано из оригинал (PDF) 14 июля 2014 г.
  39. ^ Базин, Л .; Landais, A .; Lemieux-Dudon, B .; Toyé Mahamadou Kele, H .; Верес, Д .; Парренин, Ф .; Martinerie, P .; Ritz, C .; Capron, E .; Липенков, В .; Loutre, M.-F .; Raynaud, D .; Vinther, B .; Свенссон, А .; Rasmussen, S.O .; Севери, М .; Blunier, T .; Leuenberger, M .; Fischer, H .; Masson-Delmotte, V .; Chappellaz, J .; Вольф, Э. (1 августа 2013 г.). «Оптимизированная многопользовательская, многопозиционная антарктическая ледяная и газовая орбитальная хронология (AICC2012): 120–800 тыс. Лет назад». Климат прошлого. 9 (4): 1715–1731. Дои:10.5194 / cp-9-1715-2013.
  40. ^ Jouzel 2013 С. 2530–2531.
  41. ^ Jouzel 2013, п. 2535.
  42. ^ а б Аллея 2010, п. 1098.
  43. ^ Wilson, A.T .; Донахью, Д.Дж. (1992). «Радиоуглеродное датирование льда AMS: валидность методики и проблема космогенного на месте добыча в кернах полярного льда ». Радиоуглерод. 34 (3): 431–435. Дои:10.1017 / S0033822200063657.
  44. ^ Углиетти, Кьяра; Цапф, Александр; Дженк, Тео Мануэль; Зигл, Майкл; Сидат, Сёнке; Салазар, Гэри; Швиковски, Маргит (21 декабря 2016 г.). «Радиоуглеродное датирование ледникового льда: обзор, оптимизация, проверка и потенциал». Криосфера. 10 (6): 3091–3105. Дои:10.5194 / tc-10-3091-2016.
  45. ^ «Чрезвычайно короткий поворот геомагнитного поля, изменчивость климата и супервулкан». Phys.org. Сеть ScienceX. 16 октября 2012 г.. Получено 29 мая 2017.
  46. ^ Blunier et al. 2007 г., п. 325.
  47. ^ Landais et al. 2012 г. С. 191–192.
  48. ^ Blunier et al. 2007 г. С. 325–327.
  49. ^ а б Landais et al. 2012 г., п. 192.
  50. ^ Элиас, Скотт; Mock, Кэри, ред. (2013). «Слои вулканической тефры». Энциклопедия четвертичной науки. Амстердам: Эльзевир. ISBN  9780444536426.
  51. ^ Aciego, S .; и другие. (15 апреля 2010 г.). "К радиометрическим ледяным часам: серия U ледяного керна Dome C" (PDF). Научная встреча TALDICE-EPICA: 1–2.
  52. ^ Лоу и Уокер 2014, п. 315.
  53. ^ Toyé Mahamadou Kele, H .; и другие. (22 апреля 2012 г.). На пути к единой хронологии ледяных кернов с помощью инструмента DatIce (PDF). Генеральная ассамблея EGU 2012. Вена, Австрия. Получено 5 сентября 2017.
  54. ^ Уокер, Майк; Йонсен, Сигфус; Расмуссен, Суне Оландер; Попп, Тревор; Стеффенсен, Йорген-Педер; Гиббард, Фил; Хук, Вим; Лоу, Джон; Эндрюс, Джон; Бьорк, Сванте; Cwynar, Les C .; Хьюген, 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 Гренландского NGRIP и некоторых дополнительных записей». Журнал четвертичной науки. 24 (1): 3–17. Дои:10.1002 / jqs.1227.
  55. ^ Гоу, Энтони (12 октября 2001 г.). «Летние и зимние основные слои». NOAA. Архивировано из оригинал 13 февраля 2010 г.
  56. ^ Аллея 2000 С. 44–48.
  57. ^ Аллея 2000, п. 49.
  58. ^ Аллея 2000 С. 50–51.
  59. ^ Аллея 2000, п. 56.
  60. ^ а б c d е ж грамм час я Jouzel 2013, п. 2530.
  61. ^ а б Руддиман, Уильям Ф .; Раймо, Морин Э. (2003). «Метановая шкала времени для льда Востока» (PDF). Четвертичные научные обзоры. 22 (2): 141–155. Bibcode:2003QSRv ... 22..141R. Дои:10.1016 / S0277-3791 (02) 00082-3.
  62. ^ Jouzel 2013, п. 2533.
  63. ^ Фишер, Дэвид (2011). «Недавние темпы таяния канадских арктических ледяных покровов являются самыми высокими за четыре тысячелетия» (PDF). Изменение глобального и планетарного климата. 84–85: 1–4. Дои:10.1016 / j.gloplacha.2011.06.005.
  64. ^ Souney et al. 2014 г., п. 25.
  65. ^ Барбалас, Кеннет Л. «Периодическая таблица элементов: O - кислород». EnvironmentalChemistry.com. Получено 20 мая 2017.
  66. ^ а б c d Лоу и Уокер 2014 С. 165–170.
  67. ^ Аллея 2000 С. 65–70.
  68. ^ а б Jouzel 2013, п. 2532.
  69. ^ Аллея 2010, п. 1097.
  70. ^ «Изотопы и дельта-нотация». Центр льда и климата. 8 сентября 2009 г.. Получено 25 мая 2017.
  71. ^ Малвани, Роберт (20 сентября 2004 г.). "Как прошлые температуры определяются по ледяному керну?". Scientific American. Получено 25 мая 2017.
  72. ^ а б Jouzel 2013 С. 2533–2534.
  73. ^ Jouzel 2013, п. 2531.
  74. ^ Бауска, Томас К .; Баггенстос, Даниэль; Брук, Эдвард Дж .; Mix, Alan C .; Marcott, Shaun A .; Петренко, Василий В .; Шефер, Хинрих; Severinghaus, Jeffrey P .; Ли, Джеймс Э. (29 марта 2016 г.). «Изотопы углерода характеризуют быстрые изменения содержания двуокиси углерода в атмосфере во время последней дегляциации». Труды Национальной академии наук. 113 (13): 3465–3470. Дои:10.1073 / pnas.1513868113. ЧВК  4822573. PMID  26976561.
  75. ^ «Центр прогнозирования климата - экспертные оценки». Центр прогнозирования климата Национальной службы погоды. Получено 3 июн 2017.
  76. ^ а б Jouzel 2013, п. 2534.
  77. ^ Шилт, Адриан; Баумгартнер, Матиас; Blunierc, Thomas; Швандер, Якоб; Спахни, Ренато; Фишер, Губертус; Стокер, Томас Ф. (2009). «Ледниково-межледниковые и тысячелетние вариации концентрации закиси азота в атмосфере за последние 800 000 лет» (PDF). Четвертичные научные обзоры. 29 (1–2): 182–192. Дои:10.1016 / j.quascirev.2009.03.011. Архивировано из оригинал (PDF) 8 августа 2017 г.. Получено 2 июн 2017.
  78. ^ Landais et al. 2012 г., п. 191.
  79. ^ а б Нилин, Дж. Дэвид (2010). Изменение климата и климатическое моделирование. Кембридж: Издательство Кембриджского университета. п. 9. ISBN  978-0-521-84157-3.
  80. ^ Martinerie, P .; Nourtier-Mazauric, E .; Barnola, J.-M .; Sturges, W. T .; Worton, D. R .; Атлас, Э .; Gohar, L.K .; Шайн, К. П .; Брассер, Г. П. (17 июня 2009 г.). «Долгоживущие тенденции и балансы галоидоуглерода на основе моделирования химии атмосферы, ограниченные измерениями в полярном фирне». Атмосферная химия и физика. 9 (12): 3911–3934. Дои:10.5194 / acp-9-3911-2009.
  81. ^ Дельмас, Роберт Дж. (1993). «Естественный артефакт в измерениях CO2 в ледяных кернах Гренландии». Теллус Б. 45 (4): 391–396. Дои:10.1034 / j.1600-0889.1993.t01-3-00006.x.
  82. ^ Аллея 2000 С. 51–55.
  83. ^ а б Легран и Маевски 1997 С. 222, 225.
  84. ^ Sigl, M .; Winstrup, M .; McConnell, J. R .; Welten, K. C .; Plunkett, G .; Ludlow, F .; Büntgen, U .; Caffee, M .; Chellman, N .; Dahl-Jensen, D .; Fischer, H .; Kipfstuhl, S .; Kostick, C .; Maselli, O.J .; Мехалди, Ф .; Mulvaney, R .; Muscheler, R .; Pasteris, D. R .; Pilcher, J. R .; Salzer, M .; Schüpbach, S .; Steffensen, J. P .; Vinther, B.M .; Вудрафф, Т. Э. (8 июля 2015 г.). «Сроки и климатические факторы извержений вулканов за последние 2500 лет». Природа. 523 (7562): 543–549. Дои:10.1038 / природа14565. PMID  26153860.
  85. ^ а б Легран и Майевски 1997, п. 221.
  86. ^ Легран и Маевски 1997 С. 231–232.
  87. ^ Легран и Маевски 1997, п. 222.
  88. ^ а б Легран и Маевски 1997, п. 225.
  89. ^ Легран и Маевски 1997 С. 227–228.
  90. ^ Легран и Майевски 1997, п. 228.
  91. ^ Педро, Дж. Б. (2011). «Записи с высоким разрешением прокси солнечной активности бериллия-10 во льду из Ло Доум, Восточная Антарктида: измерение, воспроизводимость и основные тенденции». Климат прошлого. 7 (3): 707–708. Дои:10.5194 / cp-7-707-2011.
  92. ^ Wagenhach, D .; Graf, W .; Миникин, А .; Trefzer, U .; Kipfstuhl, J .; Oerter, H .; Блиндов, Н. (20 января 2017 г.). «Разведка химических и изотопных свойств фирна на вершине острова Беркнер в Антарктиде». Анналы гляциологии. 20: 307–312. Дои:10.3189/172756494794587401.
  93. ^ Arienzo, M. M .; McConnell, J. R .; Chellman, N .; Criscitiello, A. S .; Curran, M .; Fritzsche, D .; Kipfstuhl, S .; Mulvaney, R .; Нолан, М .; Опель, Т .; Sigl, M .; Стеффенсен, Дж. П. (5 июля 2016 г.). «Метод непрерывного определения Pu в кернах арктических и антарктических льдов» (PDF). Экологические науки и технологии. 50 (13): 7066–7073. Дои:10.1021 / acs.est.6b01108. PMID  27244483.
  94. ^ Delmas et al. (2004), стр. 494–496.
  95. ^ "Будущая работа". Исследование Центрального региона Геологической службы США. 14 января 2005 г. Архивировано с оригинал 13 сентября 2005 г.
  96. ^ Аллея 2000, п. 73.
  97. ^ Тейлор, Сьюзен; Рычаг, Джеймс Н .; Харви, Ральф П .; Говони, Джон (май 1997 г.). Сбор микрометеоритов из Южнополярной водяной скважины (PDF) (Отчет). Лаборатория исследований и разработки холодных регионов, Ганновер, Нью-Хэмпшир. С. 1–2. 97–1. Получено 14 сентября 2017.
  98. ^ Reese, C.A .; Liu, K.B .; Томпсон, Л. (26 июля 2017 г.). «Запись пыльцы из ледяных кернов, показывающая реакцию растительности на позднеледниковые и голоценовые климатические изменения в Невадо Саджама, Боливия». Анналы гляциологии. 54 (63): 183. Дои:10.3189 / 2013AoG63A375.
  99. ^ Окуяма, Джуничи; Нарита, Хидеки; Хондо, Такео; Кёрнер, Рой М. (февраль 2003 г.). «Физические свойства ледяного керна P96 из ледяной шапки Пенни, Баффинова Земля, Канада, и полученные климатические записи». Журнал геофизических исследований: твердая Земля. 108 (B2): 6–1–6–2. Дои:10.1029 / 2001JB001707.
  100. ^ Талалай 2016, стр. 9–11.
  101. ^ Лэнгуэй 2008, стр. 5–6.
  102. ^ Лэнгуэй 2008, п. 7.
  103. ^ Лэнгуэй 2008, стр. 9–11.
  104. ^ Лэнгуэй 2008 С. 14–15.
  105. ^ Лэнгуэй 2008 С. 17–20.
  106. ^ Лэнгуэй 2008, п. 23.
  107. ^ а б Jouzel 2013, п. 2527.
  108. ^ Уэда и Талалай 2007, стр. 3–5.
  109. ^ Уэда и Талалай 2007 С. 50–58.
  110. ^ Уэда и Талалай 2007 С. 3–26.
  111. ^ Уэда и Талалай 2007, п. 11.
  112. ^ а б c Jouzel 2013, п. 2528.
  113. ^ а б c d Jouzel 2013, п. 2529.
  114. ^ Bentley, Charles R .; Коци, Брюс Р. (2007). «Бурение пластов ледяных щитов Гренландии и Антарктики: обзор» (PDF). Анналы гляциологии. 47: 3–4. Дои:10.3189/172756407786857695.
  115. ^ Иаккарино, Тони. «ТАЛос Купол Ледяной Кор - ТАЛДИКА». Ледяное ядро ​​Купола Талоса. Получено 28 мая 2017.
  116. ^ «Рекордный ледяной керн возрастом 2,7 миллиона лет свидетельствует о начале ледникового периода». Наука. AAAS. 14 августа 2017 г.. Получено 30 августа 2017.
  117. ^ Лэнгуэй 2008 С. 27–28.
  118. ^ Мадсен, Мартин Виндбек (15 марта 2016 г.). "Документация". Проект ледового ядра Восточной Гренландии. Архивировано из оригинал 18 марта 2017 г.. Получено 17 марта 2017.
  119. ^ Маккиннон 1980, п. 41.
  120. ^ Маккиннон 1980, п. 42.
  121. ^ Маккиннон 1980, п. 36.
  122. ^ Маккиннон 1980, п. 39.
  123. ^ Маккиннон 1980, п. 26-29.
  124. ^ Маккиннон 1980, п. 30.
  125. ^ "Белые книги IPICS". СТРАНИЦЫ - Прошлые глобальные изменения. Архивировано из оригинал 11 октября 2017 г.. Получено 17 июн 2017.

Источники

внешняя ссылка