7000m处冰芯的初步研究

冰川是自然界在特殊环境下的特殊创造物,也是过去环境变化最可靠、最保真的天然档案馆.因此,从冰川中揭示过去环境变化的冰芯研究成为环境研究的前沿热点领域.科学家已通过南、北极冰芯研究,阐明了过去40万年(南极)和30万年(格陵兰)以来气候环境变化特征.但科学家们在试图通过南、北极冰芯解释全球气候环境变化机制时,遇到了挑战.这就是没有中纬度地区的冰芯研究作桥粱,两极地区的冰芯研究就不能很好地在全球尺度上联系起来,也就难以最终解决全球气候环境变化的机制问题.青藏高原是中纬度冰芯研究最理想的地区.青藏高原的冰芯研究可以在全球…     

南极冰雪圈与全球变化研究--冰盖与全球气候环境记录

南极冰雪圈作为地球系统的最大冷源主导着全球水汽环流的变化.处于大气环流沉降区的南极大陆,以其巨厚的冰盖,保存着详细的过去全球气候环境变化的记录.通过对南极冰盖冰雪气候环境记录代用指标、南极冰盖气候环境区域分异与冰盖地球化学分带和冰芯的综合研究,目前已揭示了过去80万年来的气候环境变化记录.这些成果将为未来气候环境变化的预测提供依据.本文介绍了南极冰盖在全球气候环境记录研究中的前沿领域和主要成果.     

南极冰盖冰川化学物和冰芯记录的气候环境及物质平衡研究进展

根据对国内外有关文献资料的总结归纳,对南极冰盖中各主要化学离子的来源、平衡、时空分布特征做了概括性总结,同时,对南极冰盖几支主要冰芯的研究成果做了比较,重点介绍了Vostok冰芯的最新研究进展,南极冰盖物质平衡的最新研究进展也在本文中做了介绍,并对南极冰盖冰川化学和冰芯记录的气候环境及物质平衡的发展趋势进行了探讨.     

青藏高原冰芯高分辨率气候环境记录研究进展

青藏高原冰川高分辨率连续记录了过去气候环境变化信息.通过多种代用指标的分析可以重建气候变化历史.稳定同位素是冰芯记录的重要指标之一,通过青藏高原现代降水同位素过程的研究明确了大气降水中稳定同位素与气温的关系,奠定了青藏高原冰芯古气候学研究的理论基础.通过青藏高原不同地区冰芯稳定同位素记录研究,恢复了末次间冰期以来不同时间尺度的气候演化历史,冰川积累量变化揭示了过去降水量的变化过程;青藏高原冰芯中也保存了一系列的近代人类活动记录.此外,从青藏高原冰芯记录中提取了冰芯微生物种群及数量变化的信息,有助于进一步解释过去气候环境变化,获得了冰芯中古气候环境变化研究的新指标.     

极地冰芯研究的新焦点: NEEM与Dome A

格陵兰冰芯以高分辨率著称, 已经揭示的末次冰期出现的快速气候变化为我们深入了解地球气候环境变化的规律做出了重要贡献. 目前, 新启动的格陵兰NEEM计划以末次间冰期为目标, 试图更详细地反演末次间冰期及其以来气候环境的变化规律, 为深刻认识与末次间冰期有类似性的现今气候提供有益的帮助. 南极冰芯以长时间尺度为特色, 对揭示地球轨道尺度的气候变化有独特优势. 在Dome A钻取冰芯以寻求百万年时间尺度的冰芯记录成为南极冰芯研究的焦点.     

上新世中期格陵兰冰盖模拟

格陵兰冰盖是造成21世纪海平面预估不确定性的一个主要来源,而研究格陵兰冰盖对过去暖期气候的响应,可以为研究未来格陵兰冰盖提供参考.本文采用全球气候模式CAM 3.1(Community Atmosphere Model version 3.1),CAM 4和NorESM(Norwegian Earth System Model)以及冰盖模式SICOPOLIS(SImulation COde for POLythermal Ice Sheets),对上新世中期暖期(距今～3 Ma)格陵兰气候和冰盖展开模拟研究.模拟结果表明上新世中期格陵兰夏季平均气温比工业革命前高9.4～13.4℃,年平均降水增加了65.2～108.3 mm a 1.在上新世中期暖湿的气候背景下,仅有少量冰存在于格陵兰东部沿岸高海拔地区;与参照试验相比,上新世中期格陵兰冰盖减少造成全球海平面比现代高大约7.8～8.1 m.同时,古气候代用资料也表明上新世中期格陵兰可能无大规模冰盖存在.     

上新世中期格陵兰冰盖模拟简

格陵兰冰盖是造成21世纪海平面预估不确定性的一个主要来源,而研究格陵兰冰盖对过去暖期气候的响应,可以为研究未来格陵兰冰盖提供参考. 本文采用全球气候模式CAM 3.1(Community Atmosphere Model version 3.1),CAM 4和NorESM(Norwegian Earth System Model)以及冰盖模式SICOPOLIS(SImulation COde for POLythermal Ice Sheets),对上新世中期暖期(距今~3 Ma)格陵兰气候和冰盖展开模拟研究. 模拟结果表明上新世中期格陵兰夏季平均气温比工业革命前高9.4~13.4℃,年平均降水增加了65.2~108.3 mm a^-1. 在上新世中期暖湿的气候背景下,仅有少量冰存在于格陵兰东部沿岸高海拔地区;与参照试验相比,上新世中期格陵兰冰盖减少造成全球海平面比现代高大约7.8~8.1 m. 同时,古气候代用资料也表明上新世中期格陵兰可能无大规模冰盖存在.     

南极冰盖雪冰氢、氧稳定同位素气候学：现状与展望

南极雪冰稳定同位素作为良好的气候代用指标为过去全球变化研究做出了巨大贡献. 本文系统总结了南极冰盖雪冰δD、δ¹⁸O、过量氘和过量¹⁷O空间分布规律及影响因素, 着重阐述了雪冰稳定同位素代用指标重建过去气候变化的可靠性与适用性. 在此基础上, 综述了南极深冰芯稳定同位素气候记录研究取得的最新进展, 并结合现有南极雪冰同位素研究中存在的问题对下一步的研究进行了展望.     

青藏高原希夏邦马冰芯中的环境变化信息

1996年8月中美联合冰芯考察队在青藏高原希夏邦马峰达索普冰川(长105ｋｍ,面积2167ｋｍ2,28°24′Ｎ,85°46′Ｅ),攀登到海拔7000ｍ以上的冰雪平台,利用手摇钻钻取了18和20ｍ2根冰芯,首次取得世界山地冰川海拔最高的冰芯,这对该地区大气环境和气候研究都具有重要意义.由于该地区海拔高、气候寒冷、消融微弱,所以粒雪年层保存完好,成冰作用以重结晶为主,是该地区冰芯研究的理想部位.本文根据20ｍ冰芯的分析结果,探讨了冰芯记录的希夏邦马地区的环境变化信息.图1　达索普冰川海拔7000ｍ冰芯中δ18Ｏ,ＳＯ2-4,ＮＯ-3和Ｃａ2 随深度的变化1　离…     

东南极780年来DT263冰芯中的火山喷发记录研究

地球上的火山活动使南极冰盖中沉积了超高含量的非海盐硫酸根离子. 通过对东南极Dome A边缘DT263冰芯进行的离子成分化学分析, 得到了详尽的硫酸根离子记录. 利用火山定年标志层并结合Na⁺季节性变化特征进行定年, 确定冰芯连续积累了780年(1215~1996年). 1800~1460年期间当地年均积累率强烈低于该阶段前后的积累率, 该时期与已在北半球找到众多存在证据的“小冰期”气候事件时间相吻合. 火山成因的非海盐硫酸根离子浓度异常峰值说明冰芯中明显记录了至少17次火山活动. 对比其他几支南极冰芯, 一些著名火山信号的强度存在明显差异, 可能与不同冰芯钻探地点积累率、微地形、冰雪的原地堆积和重新分配作用差异、火山物质传输途径的不同、以及硫酸根离子化学分析测量技术等因素有关. 南半球中、高纬度地区的火山喷发对南极冰雪内火山信号强弱的影响明显大于低纬度地区的火山.     

科学家发现最古老的冰

<正>近日,美国普林斯顿大学的科考队在南极钻取到具有270万年历史的冰芯,创下至今最古老冰芯的纪录。科学家表示,这块冰芯或许可以揭开冰川时期形成的原因。同时,以此为线索,该科考队将回到该冰芯发现的地点,寻找更古老的冰块,以期为地球气候的未来发展,提供可能的参照。据报道,该冰芯内部存在气泡,也就意味着它封存着270万年前地球的温室气体。通过对该气泡的研究,科学家发现     

为什么说研究冰川可以了解几万年以来的气候变化情况？

以南极为例，南极冰盖是一层又一层的冰雪经过数千年的时间堆积起来的，位于下层的雪在压力的作用下就变成了冰。因此，冰川保留了几百万年前到几千年前的气候信息。通过了解这些信思，冰川地理学家就可以知道冰川的冰龄和当时的气候等情况。     

马兰冰芯细菌菌群结构变化与气候环境的关系

为了解冰芯细菌菌群结构与过去气候环境变化的关系, 我们利用直接PCR和DNA分子克隆技术从代表不同温度变化时期的3个马兰冰芯样品中, 克隆并构建了3个含有马兰冰芯细菌的16S rDNA基因的文库, 从中筛选出94个阳性克隆, 获得了11个克隆序列, 并与已报道的另8个DNA序列一起构建出它们的系统发育树. 结果表明, 马兰冰芯细菌菌群具有一定限度的基因多样性, 包括α, β, γ-Proteobacteria; CFB, 和其他细菌组等5个大的类群. 其中相当大一部分属于嗜冷细菌和新的细菌属, 可能代表了在马兰冰川极端环境中生存的细菌. 对这一部分细菌菌群在冰芯剖面上的数量分析结果表明, “典型的马兰冰川细菌”菌群数量与氧同位素记录的温度变化呈现负相关的对应关系, 与冰层中的污化层具有密切的关系. 说明, 大气温度变化对冰芯中微生物记录的作用主要是通过影响“典型的马兰冰川细菌”(嗜冷菌和耐冷菌)菌群数量的消长而起作用的. 同时, 冰川中的营养物质也是影响冰芯微生物记录的一个重要的限制因素. 此外, 马兰冰芯细菌优势类群的垂直分布表现出明显的层状分布特征, 反映了微生物对冰芯深度所代表的不同时期的气候环境变化的响应.     

末次间冰期以来古里雅冰芯微粒记录与极地冰芯的对比

通过古里雅冰芯中δ18O与微粒含量的研究, 恢复了末次间冰期以来青藏高原大气粉尘和环境变化的历史. 记录显示, 青藏高原在末次间冰期时处于低粉尘值, 105 ka时高原上的粉尘浓度开始升高. 约75 ka左右进入冰期后, 微粒浓度大幅度剧增, 并在末次冰期早期(MIS 4阶段)达到了最高水平. 在末次冰盛期, 古里雅冰芯中微粒含量的增加并不显著, 与南极和格陵兰不同. 在轨道时间尺度上, 温度和北半球高纬夏季太阳辐射与微粒记录都有良好的相关性, 但也存在幅度和相位上的差异. 青藏高原及其外围山地的冰芯记录反映的是中亚粉尘源区以及粉尘传输起始阶段的变化, 而格陵兰冰芯记录反映的是粉尘最终的沉积状况, 二者的意义是不同的.     

21世纪全球冰川将加速消融

<正>尽管全球冰川的体积(158×10³km³,不包括格陵兰和南极冰盖)不足陆地总冰量的1%^[1,2],但其对海平面上升(sea level rise,SLR)的贡献高达0.74±0.04 mm/a^[3],这与冰盖对SLR的贡献相当^[4].随着气候持续变暖,冰川对SLR的贡献将继续增大^[3,5],进而破坏沿海湿地生态系统平衡并威胁城市安全.此外,冰川消融会改变区域水资源的可利用性以及地表径流在季节和年际之间的分配比例^[6],还会影响冰湖溃决、冰缘滑坡和泥石流等地质灾害爆发的频率和规模^[7].     

东南极Dome A冰雷达探测: 冰厚分布和冰下地形

Dome A(冰穹A)位于东南极冰盖中央, 是南极冰盖最高点. 冰盖演化模式显示, Dome A区域很可能保存了过去超过百万年的地球古气候和古环境记录, 被认为是深冰芯钻孔的理想位置. 冰厚和冰下地形是模式评估冰芯年代尺度和深冰芯钻孔选址的重要依据. 中国第21次和24次南极科学考察(CHINARE 21, 2004/05; CHINARE 24, 2007/08)期间, 车载冰雷达系统被用于Dome A区域中心30 km×30 km范围内冰盖的三维调查, 成功获得高分辨率、高精度冰厚和冰下地形数据, 得出140.5 m×140.5 m网格分辨率冰厚分布和冰下地形DEM. 调查结果显示, Dome A中心方形区域内的冰厚平均值为2233 m, 冰厚最小值1618 m, 昆仑站位置冰厚最大, 为3139 m; 冰下地形起伏相对剧烈, 海拔范围949~2445 m, 呈现典型、清晰的山地冰川作用地貌格局, 很可能反映了冰盖早期的演化过程. 依据冰厚分布和冰下地形特征, 认为昆仑站位置适合开展首支分辨率高、年代久远深冰芯的钻探. 不过, 冰盖内部层序结构和冰底消融情况仍需进一步研究确定.     

南极长城站与智利Alerce环境变化韵律的对比

过去,人们对于南半球第四纪以来气候变迁的认识,主要来自于澳大利亚、新西兰及南美温带地区的海相沉积、冰川以及孢粉学的研究.而南半球的气候从根本上说受控于南极和它的大冰盖.极地冷空气的爆发以及沿着南美和非洲西海岸向赤道方向输送极地冷水的Humboldt和Benguela洋流,对南半球西风带附近大陆的气候有直接的影响.     

让“冰芯”讲述过去的事情

南极大陆和格兰棱岛上厚厚的冰层,不仅是地球寒冷历史的见证人。而且在冰层形成过程中,还封存了地球上许多重大历史事件,如火山爆发、地震、海啸、气候以及大气元素含量的变化史的原始资料。为了让这些被坚冰封存的档案重见天日,科学家正致力于在那里钻取“冰芯”。想请“冰芯”讲述那过去了的事情……所以,在南极冰盖钻孔获取冰芯,是各国科学家主要科考任务之一。我国第19次科考队,曾经在埃默里冰架成功钻取一支长301.8米的连续完整冰岩芯,获得许多珍贵资料。最近,欧洲科学家在南极洲东部钻取一根长3190米的“冰芯”。这根“冰芯”上的同位…     

新年，新科学——《自然》杂志展望2011年科学领域可能出现的结果及发现

揭秘埃姆间冰期（Eemian）2010年7月，格陵兰北部埃姆冰芯钻探（NEEM）项目在2500多米深处钻到了冰盖之下的基岩。目前，研究人员正在对冰芯中所含气体和各种粒子进行分析，以期获取埃姆间冰期（大约在13万～11．5万年以前，全球平均温度比今天高5℃）气候的有关细节，相信很快就会有结果公布。     

南京汤山石笋高分辨率氧-碳同位素记录对气候事件的快速响应

根据南京汤山石笋高分辨率氧－碳同位素分析结果，讨论了50－40kaBP期间4个Dansgaard-Oeschger冷暖旋回的洞穴温度和地表植被的快速响应过程。研究发现，D－O暖事件时C3型植被丰度降低，指示了大气有效降水量的减少。石笋氧同位素曲线与格陵兰冰芯对比表明，东亚季风气候在数十年至百年尺度上与高纬极地气修变化基本一致，但石笋对冰漂碎屑事件H5标定的年龄比格陵兰冰芯提前20ka，由于定年方法不同，目前尚难确定两者气候事件的相位问题。