Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Ледяной керн выскользнул из буровой трубы вбок
Образец керна льда взят из буровой установки. Фото Лонни Томпсон , Центр полярных исследований Берда.

Керны льда является образцом керна , который обычно удаляется из ледяного листа или высокого горного ледника . Поскольку лед образуется в результате постепенного наращивания годовых слоев снега, нижние слои старше верхних, а ледяное ядро ​​содержит лед, образовавшийся в течение ряда лет. Керны просверливаются ручными шнеками (для неглубоких скважин) или механическими бурами; 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 различных изотопов кислорода и водорода предоставляют информацию о древних температурах , а воздух, заключенный в крошечные пузырьки, можно анализировать для определения уровня атмосферных газов, таких как углекислый газ . Поскольку тепловой поток в большом ледяном покрове очень медленный, температура в скважине является еще одним показателем температуры в прошлом. Эти данные можно объединить, чтобы найти модель климата, которая наилучшим образом соответствует всем имеющимся данным.

Примеси в ледяных кернах могут зависеть от местоположения. В прибрежных районах чаще встречаются материалы морского происхождения, например ионы морской соли . Керны льда Гренландии содержат слои переносимой ветром пыли, которые связаны с холодными и засушливыми периодами в прошлом, когда холодные пустыни размывались ветром. Радиоактивные элементы естественного происхождения или созданные в результате ядерных испытаний можно использовать для определения возраста 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 Международного геофизического года (1957–1958). Были достигнуты глубины более 400 м, рекорд, который был увеличен 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 , когда самая глубокая керна достигает 3769 м. За прошедшие годы было завершено множество других глубоководных кернов в Антарктике, включая проект Западно-Антарктического ледяного щита , и керны, находящиеся под управлением Британской антарктической службы и Международной трансантарктической научной экспедиции.. В Гренландии ряд совместных проектов начался в 1970-х годах с проекта « Гренландский ледяной щит» ; Было реализовано несколько последующих проектов, в том числе самый последний, проект Ice-Core в Восточной Гренландии , который, как ожидается, завершит глубокое строительство в Восточной Гренландии в 2020 году.

Структура ледяных щитов и кернов [ править ]

Смотрите также: Динамика ледяного покрова
Отбор проб на поверхности ледника Таку на Аляске. Между поверхностным снегом и голубым ледниковым льдом становится все более плотный фирн .

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 / м 3 он превращается в лед, а воздух внутри уплотняется 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. ВSummit Camp в Гренландии, глубина 77 м, возраст льда 230 лет; на Куполе C в Антарктиде глубина 95 м, возраст 2500 лет. [4] По мере наращивания дополнительных слоев давление увеличивается, и примерно на высоте 1500 м кристаллическая структура льда изменяется с гексагональной на кубическую, позволяя молекулам воздуха перемещаться 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 на краях ледника из-за айсбергов или летнего таяния, и общая форма ледника не сильно меняется со временем. [5] Выходящий поток может деформировать 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, пепел и другие типы частиц от лесных пожаров и вулканов ; изотопы, такие как бериллий-10, созданные космическими лучами ; 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, 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. Это может сделать немного снега сублимирующим , делая верхний слой на дюйм или около того 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. [9]

Coring [ править ]

Смотрите также: Бурение льда
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 собирали ручными шнеками, и они все еще используются для коротких скважин. Конструкция шнеков для ледового керна была запатентована в 1932 году, и с тех пор они мало изменились. Шнек - это, по сути, цилиндр со спиральными металлическими ребрами (называемыми лопастями), обернутыми вокруг внешней стороны, на нижнем конце которых расположены режущие лезвия. Ручные шнеки можно вращать с помощью Т-образной рукоятки или скобы , а некоторые из них могут быть прикреплены к ручным электродрелям для обеспечения вращения. С помощью штативадля 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. На черенки (чипы льда вырезаны сверла) должен быть составлен отверстие и утилизировать или они будут снижать эффективность резания сверла. [11] Их можно удалить, утрамбовывая их в стенках скважины или в керне, путем циркуляции воздуха (сухое бурение) [11] [12] или с помощью бурового раствора (мокрое бурение). [13] Сухое бурение ограничено глубиной около 400 м, так как ниже этой точки отверстие может закрываться, поскольку 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, чтобы сократить время спуска (время, необходимое для вытаскивания бурового оборудования из скважины и возврата его на забой). 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 иметь низкую токсичность для безопасности и минимизировать воздействие 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 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, 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 колонну бурильных труб, вращающуюся сверху, и буровой раствор закачивается вниз по трубе и обратно 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 подсоединена 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 противоположность этому , проводные сверла позволяют удаление основного ствола из скважины сборки , пока он все еще находится в нижней части скважины. Колонковый ствол поднимается на поверхность и керн удаляется; ствол снова опускается и снова подсоединяется к буровой установке. [18] Другой альтернативой являются гибкие бурильные колонны , в которых бурильная колонна достаточно гибкая, чтобы ее можно было свернуть, когда она находится на поверхности. Это избавляет от необходимости отключать и повторно подсоединять трубы во время поездки. [17]

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; для них требуется устройство, препятствующее крутящему моменту, такое как листовые пружины, 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, а 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 свежие модификации включают использование антифриза., что устраняет необходимость нагревания 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 не может быть легко сохранен в стерильном состоянии, а тепло может вызвать тепловой удар по керну. [23]

При бурении в условиях умеренного льда тепловые буры имеют преимущество перед электромеханическими (ЭМ) сверлами: лед, растаявший под давлением, может повторно замерзнуть на ЭМ буровых долотах, снижая эффективность резания и засоряя другие части механизма. ЭМ-буровые установки также с большей вероятностью сломают керны льда там, где лед находится под высоким напряжением. [24]

При бурении глубоких скважин, требующих бурового раствора, яма должна быть обсажена (снабжена цилиндрической футеровкой), так как в противном случае буровой раствор будет поглощен снегом и фирном. Кожух должен доходить до непроницаемых слоев льда. Для того, чтобы установить кожух неглубокого шнека может быть использована для создания пилотной скважины, которая затем РЕАМЕД (расширенная) , пока не будет достаточно широко , чтобы принять корпус; 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 [ править ]

Логистика любого проекта по добыче керна сложна, потому что места обычно труднодоступны и могут находиться на большой высоте. Для реализации самых крупных проектов требуются годы планирования и годы, и они обычно выполняются как международные консорциумы. EastGRIP проект, например, что в 2017 г. бурение в восточной Гренландии, находится в ведении Центра льда и климата ( Институт Нильса Бора , Университет Копенгагена ) в Дании , [26] и включает в себя представителей из 12 стран , на его рулевое управление комитет. [27] В течение бурового сезона в лагере работает множество людей, [28]и материально-техническая поддержка включает возможности воздушной перевозки, предоставляемые Национальной гвардией США , с использованием транспортных самолетов Hercules, принадлежащих Национальному научному фонду . [29] В 2015 году группа EastGRIP переехала в лагерь из NEEM , бывшей площадки бурения керна льда в Гренландии, на площадку EastGRIP. [30] Ожидается, что бурение будет продолжаться как минимум до 2020 года. [31]

Основная обработка [ править ]

Распиловки ПоРУЧЕНЬ ядро

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] Керн должен быть очищен от бурового раствора при его выдвижении; для проекта WAIS Divide керна была создана система вакуумирования, чтобы облегчить это. 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 сердечник 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]

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

Хрупкий лед [ править ]

Кусок антарктического льда с застрявшими пузырями. Изображения из CSIRO .

В диапазоне глубин, известном как зона хрупкого льда , пузырьки воздуха задерживаются во льду под большим давлением. Когда сердечник поднимается на поверхность, пузырьки могут создавать напряжение, превышающее предел прочности льда, что приводит к трещинам и сколам . [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 [ править ]

Знакомства [ править ]

На кернах льда выполняется множество различных видов анализа, включая визуальный подсчет слоев, тесты на электрическую проводимость 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 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 периодичность параметров орбиты Земли . [38]

Трудность датировки ледяных кернов заключается в том, что газы могут диффундировать через фирн, поэтому лед на данной глубине может быть значительно старше, чем газы, заключенные в нем. 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 малым количеством снегопадов, таких как Восток , погрешность в разнице 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 можно использовать для углерода в захваченном CO.
2. В полярных ледяных покровах содержится около 15–20 мкг углерода в виде CO.
2в каждом килограмме льда, а также могут быть частицы карбоната от переносимой ветром пыли ( лёсса ). CO
2можно выделить путем сублимации льда в вакууме, поддерживая достаточно низкую температуру, чтобы лёсс не отдавал углерод. Результаты необходимо скорректировать на наличие14C образуется непосредственно во льду космическими лучами, и величина поправки сильно зависит от местоположения ледяного ядра. Исправления для14
C, полученный в результате ядерных испытаний, оказывает гораздо меньшее влияние на результаты. [43] Углерод в макрочастицах также можно определить путем отделения и тестирования нерастворимых в воде органических компонентов 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, используя слои, которые включают материал от вулканических событий. Сложнее связать шкалы времени в разных полушариях. Событие Laschamp , геомагнитный разворот около 40 000 лет назад, может быть идентифицирован в ядрах; [45] [46] от этой точки, измерения газов, таких как CH
4( метан ) может использоваться, чтобы связать хронологию ядра Гренландии (например) с ядром Антарктики. [47] [48] В тех случаях, когда вулканическая тефра перемежается со льдом, ее можно датировать с помощью аргон / аргонового датирования и, следовательно, обеспечить фиксированные точки для датировки льда. [49] [50] Распад урана также использовался для датировки ледяных кернов. [49] [51] Другой подход заключается в использовании байесовских вероятностных методов для поиска оптимальной комбинации нескольких независимых записей. Этот подход был разработан в 2010 году и с тех пор превратился в программный инструмент DatIce. [52] [53]

Граница между плейстоценом и голоценом , около 11700 лет назад, теперь официально определена 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 содержат чрезвычайно точную палеоклиматическую информацию, которая может быть коррелирована с другими показателями климата. [54]

Датирование ледяных щитов оказалось ключевым элементом в определении дат палеоклиматических записей. По словам Ричарда 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 [ править ]

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 снега 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]

При таянии 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 с течением 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 [ править ]

Изотопный состав кислорода в керне можно использовать для моделирования температурной истории ледникового покрова. Кислород имеет три стабильных изотопа:16О ,17O и18O . [65] Соотношение между18
O и16
O указывает температуру, когда выпал снег. [66] Потому что16
O легче, чем18
О , вода, содержащая16
O с несколько большей вероятностью превратится в пар, а вода, содержащая18
О немного более вероятно, что он конденсируется из пара в кристаллы дождя или снега. При более низких температурах разница более заметна. Стандартный метод записи18
O /16
Отношение O должно вычитать соотношение в стандарте, известном как стандартная средняя океанская вода (SMOW): [66]

где знак указывает количество частей на тысячу . [66] Образец с таким же18
O /16
Коэффициент O, поскольку SMOW имеет δ 18 O0 ‰; образец, который обеднен18
O имеет отрицательное δ 18 O. [66] Объединение δ 18 Oизмерения образца ледяного керна с температурой в скважине на глубине, с которой он был получен, предоставляют дополнительную информацию, в некоторых случаях приводящую к значительным поправкам к температурам, вычисленным из δ 18 Oданные. [67] [68] Не все скважины могут использоваться в этом анализе. 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
H или D) тяжелее водорода (1
H ) и увеличивает вероятность конденсации воды и снижает вероятность ее испарения. Δ отношение D может быть определено таким же образом , как δ 18 O. [70] [71] Существует линейная зависимость между δ 18 Oи δ D: [72]

где d - избыток дейтерия. Когда-то считалось, что это означает, что нет необходимости измерять оба отношения в данном ядре, но в 1979 году Мерливат и Джузель показали, что избыток дейтерия отражает температуру, относительную влажность и скорость ветра океана, из которого образовалась влага. С тех пор принято измерять и то, и другое. [72]

Записи изотопов воды, проанализированные в кернах из Camp Century и Dye 3 в Гренландии, сыграли важную роль в открытии событий Дансгаарда-Ошгера - быстрого потепления в начале межледниковья с последующим более медленным похолоданием. [73] Другие изотопные отношения были изучены, например, соотношение между13
C и12
C может предоставить информацию о прошлых изменениях в углеродном цикле . Объединение этой информации с записями об уровне углекислого газа, также полученными из ледяных кернов, дает информацию о механизмах, лежащих в основе изменений в CO.
2через некоторое время. [74]

Отбор проб палеоатмосферы [ править ]

График CO 2 (зеленый), восстановленной температуры (синий) и пыли (красный) из ледяного керна Востока за последние 420 000 лет
Озоноразрушающие газы в гренландском фирне. [75]

В 1960-х годах было понятно, что анализ воздуха, заключенного в ледяных кернах, даст полезную информацию о палеоатмосфере , но только в конце 1970-х годов был разработан надежный метод извлечения. Первые результаты включали демонстрацию того, что CO
2концентрация была на 30% меньше во время последнего ледникового максимума, чем непосредственно перед началом индустриальной эпохи. Дальнейшие исследования показали надежную корреляцию между CO
2уровней и температуры, рассчитанной на основе данных по изотопам льда. [76]

Потому что CH
4(метан) вырабатывается в озерах и заболоченных местах , 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 , временная шкала которых доступна из других источников, CH
4может использоваться для определения взаимосвязи между глубиной керна и возрастом. [60] [61] N
2Уровни O (закиси азота) также коррелируют с ледниковыми циклами, хотя при низких температурах график несколько отличается от CO.
2и CH
4графики. [76] [77] Точно так же соотношение между N
2(азот) и O
2(кислород) можно использовать для датировки ледяных кернов: поскольку воздух постепенно захватывается снегом, превращаясь 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 удерживает в соотношении O
2к 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 процессы фракционирования в захваченном воздухе, определяемые измерением15
N /14
Отношение N и неона , криптона и ксенона использовалось для определения толщины слоя фирна и определения другой палеоклиматической информации, такой как средние температуры океана в прошлом. [68] Некоторые газы, такие как гелий, могут быстро диффундировать через лед, поэтому для получения точных данных может потребоваться проверка на наличие этих «летучих газов» в течение нескольких минут после извлечения активной зоны. [33] Хлорфторуглероды (ХФУ), которые способствуют парниковому эффекту, а также вызывают потерю озона в стратосфере , [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 [ править ]

Летний снег в Гренландии содержит немного морской соли, приносимой из окружающих вод; зимой его меньше, когда большая часть морской поверхности покрыта паковым льдом. Точно так же перекись водорода появляется только в летнем снегу, потому что для ее образования в атмосфере требуется солнечный свет. Эти сезонные изменения можно обнаружить, поскольку они приводят к изменениям электропроводности льда. Размещение двух электродовс 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 идентифицировано в записи ледяного керна, это обеспечивает перекрестную проверку возраста, определенного подсчетом слоев. [82] Материал из Лаки может быть идентифицирован в ледяных кернах Гренландии, но не распространился до Антарктиды; извержение Тамборы в 1815 годув 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, который, как считалось, находился под влиянием неизвестного в остальном тропического извержения 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 также 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 свинец с доиндустриальных времен уровней в Гренландии льда была увеличена в более чем 200, и увеличивается в других элементов , производимых промышленных процессов, таких как медь , кадмий и цинк , также имеют был записан. [86] Наличие азотной и серной кислоты ( HNO3и H2ТАК4) 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. Как перекись водорода ( H2О2) и формальдегид ( HCHO ), а также органические молекулы, такие как углеродная сажа , которые связаны с выбросами растительности и лесными пожарами. [85] Некоторые виды, такие как кальций и аммоний , демонстрируют сильные сезонные колебания. В некоторых случаях существует вклад более чем одного источника в данный вид: например, Са ++ поступает 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 первоначальным отложением. Примеры включают HCHO и H
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, обнаруженные в ледяных кернах [90]
ИсточникЧерезИзмерено в полярных льдах
ОкеаныВолны и ветерМорская соль: Na+
, Cl-
, Mg2+
, Ca2+
, ТАК2-
4, К+
Земельные участкиСухость и ветерЗемные соли: Mg2+
, Ca2+
, CO2-
3, ТАК2-
4, алюмосиликаты
Выбросы человека и биологические газы: SO
2, (CH
3)
2S , H
2S , COS , НЕТ
Икс, NH
3, углеводороды и галоидоуглероды		Атмосферная химия: O
3, H
2О
2, ОН , РО2, НЕТ
3,		ЧАС+
, NH+
4, Cl-
, НЕТ-
3, ТАК2-
4, CH
3ТАК-
3, F-
, HCOO-
, другие органические соединения

Радионуклиды [ править ]

36 Cl с ядерных испытаний 1960-х годов во льдах американского ледника.

Галактические космические лучи производят10
Быть в атмосфере со скоростью, зависящей от магнитного поля Солнца. Сила поля связана с интенсивностью солнечного излучения , поэтому уровень10
Быть в атмосфере - это показатель климата. Ускорительная масс-спектрометрия может обнаруживать низкие уровни10
Находиться в ледяных кернах, около 10 000 атомов в грамме льда, и их можно использовать для долгосрочных записей солнечной активности. [91] Тритий (3
H ), созданный в результате испытаний ядерного оружия в 1950-х и 1960-х годах, был обнаружен в ледяных кернах [92], и как 36 Cl, так и239Pu был обнаружен в ледяных кернах в Антарктиде и Гренландии. [93] [94] [95] Хлор-36, период полураспада которого составляет 301 000 лет, использовался для датирования ядер, как и криптон (85Kr , с периодом полураспада 11 лет), свинец (210Pb , 22 года) и кремний (32Си , 172 года). [88]

Другие включения [ править ]

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 Южнополярной станции лед в колодце растапливают, 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] Скважина 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 может быть найдена в кернах льда. Он предоставляет информацию об изменениях в растительности. [98]

Физические свойства [ править ]

Помимо примесей в керне и изотопного состава воды, исследуются физические свойства льда. Такие характеристики, как размер кристаллов и ориентация оси, могут раскрыть историю структуры ледяных потоков в ледяном покрове. Размер кристалла также можно использовать для определения дат, но только для мелких ядер. [99]

История [ править ]

Смотрите также: История научного ледового бурения

Ранние годы [ править ]

Магазин образцов керна

В 1841 и 1842 годах Луи Агассис пробурил отверстия в Унтераарглетшере в Альпах ; они были пробурены железными прутьями и не производили кернов. Самая глубокая скважина составила 60 м. Во время антарктической экспедиции Эриха фон Дрыгальского в 1902 и 1903 годах в айсберге к югу от островов Кергелен было пробурено 30-метровое отверстие, и были сняты показания температуры. Первым ученым, который создал инструмент для отбора проб снега, был Джеймс Э. Черч , описанный Павлом Талалаем.как «отец современной снежной съемки». Зимой 1908–1909 годов Чёрч 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 участвовал в экспедиции Альфреда Вегенера в центральную Гренландию в 1930–1931 годах. 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 гг. Экспедиция SIPRE взяла пробы из карьера на большей части ледникового щита Гренландии, получив ранние данные о соотношении изотопов кислорода. Три другие экспедиции в 1950-х годах приступили к ледовым исследованиям: совместная норвежско-британо-шведская антарктическая экспедиция (NBSAE) на Земле Королевы Мод в Антарктиде; исследовательский проект Джуно Ice поле(JIRP) на Аляске ; и Expéditions Polaires Françaises в центральной Гренландии. Качество керна было плохим, но по извлеченному льду проводились научные работы. [102]

В Международный геофизический год (1957–1958 гг.) Во всем мире активизировались гляциологические исследования, при этом одной из приоритетных целей исследований были глубокие керны 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 307-метровый керн был пробурен на станции Берд в 1957–1958 гг. И 264-метровый керн на станции Little America V на шельфовом леднике Росса в следующем году. [104] Успех колонкового бурения IGY привел к повышенному интересу к улучшению возможностей отбора керна льда, за которым последовал проект CRREL в Camp Century, где в начале 1960-х годов были пробурены три скважины, самая глубокая из которых достигла основания ледяного покрова на высоте 1387 м. в июле 1966 года. [105] Буровая установка, использованная 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 керн 905 м на Куполе С в Антарктиде, пробуренный CNRS ; керны на Law Dome, пробуренные ANARE , начиная с 1969 года, с керном 382 м; и керны Devon Ice Cap, извлеченные канадской командой в 1970-х годах. [107]

Глубинные ядра Антарктиды [ править ]

Сводные данные по куполу C, уровням CO 2 (ppm) за почти 800 000 лет и связанным с ними ледниковым циклам.

Советские проекты по бурению 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 отверстия извлекали керны. [108] В течение следующих десятилетий работа продолжалась во многих местах в Азии. [109] Бурение в Антарктике было сосредоточено в основном на Мирном и Востоке, с серией глубоких скважин на Востоке, начатой ​​в 1970 году. [110] Первая глубокая скважина на Востоке достигла отметки 506,9 м в апреле 1970 года; 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 колонка Востока была начата в 1990 году, достигла 3661 м в 2007 году, а затем была увеличена до 3769 метров. 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 C, которая достигла 2871 м всего за два сезона бурения, но потребовалось еще четыре года, чтобы достичь коренной породы на 3260. м; и одна на станции Конен , которая достигла коренной породы на высоте 2760 м в 2006 году. Ядро купола C имело очень низкие темпы накопления, что означает, что климатические рекорды простирались далеко; К концу проекта пригодные для использования данные расширились до 800 000 лет назад. [113]

Другие глубокие антарктические керны включали японский проект на Куполе F , высота которого достигла 2503 м в 1996 году, с предполагаемым возрастом дна 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] Американские группы пробурили скважины на станции Мак-Мердо в 1990-х годах, а также на Тейлор-Доум (554 м в 1994 г.) и Сипл-Доум (1004 м в 1999 г.), причем оба керна достигли льда после последнего ледникового периода. [113] [114] Западный Антарктический ледовый 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] 948-метровый керн был пробурен на острове Беркнер в рамках проекта, осуществляемого Британской антарктической службой с 2002 по 2005 год, и охватил последний ледниковый период; [60] и управляемый Италией проект ITASE завершил 1620 - метровую колонну на Talos Dome в 2007 году. [60] [115]

В 2016 году керны были извлечены из холмов Аллан в Антарктиде в районе, где старый лед лежал у поверхности. Керны датированы калий-аргоновым датированием; традиционное датирование ледяных кернов невозможно, так как 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]

Глубинные ядра Гренландии [ править ]

В 1970 году начались научные дискуссии, результатом которых стал проект « Гренландский ледяной щит» (GISP), многонациональное 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: GRIP, 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 100 000 лет, и, поскольку считалось, что это связано с топографией породы, лежащей под ледяным покровом в местах 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. В ходе последующего проекта в Северной Гренландии ( NEEM ) в 2010 г. была извлечена керна 2537 м с участка, расположенного дальше на север, что расширило климатический рекорд до 128 500 лет назад; [112] За NEEM последовал EastGRIP , который начался в 2015 году в восточной Гренландии и, как ожидается, будет завершен в 2020 году. [118]

Неполярные сердечники [ править ]

Ледяные керны были пробурены в местах, удаленных от полюсов, особенно в Гималаях и Андах . Некоторые из этих кернов восходят к последнему ледниковому периоду, но они более важны как записи событий Эль-Ниньо и сезонов муссонов в Южной Азии. [60] Керны также были пробурены на горе Килиманджаро , [60] в Альпах, [60] и в Индонезии, [119] Новой Зеландии, [120] Исландии, [121] Скандинавии, [122] Канаде, [123] и США. [124]

Планы на будущее [ править ]

IPICS (Международное партнерство в области изучения ледяных кернов) подготовило серию официальных документов, в которых излагаются будущие задачи и научные цели 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.

См. Также [ править ]

  • Список ледяных кернов
  • Бурение льда

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Alley 2000 , стр. 71–73.
  2. ^ а б в Аллея 2000 , стр. 48–50.
  3. ^ a b Талалай 2016 , стр. 263.
  4. Перейти ↑ Bradley, Raymond S. (2015). Палеоклиматология: реконструкция климата четвертичного периода . Амстердам: Academic Press. п. 138. ISBN 978-0-12-386913-5.
  5. Перейти ↑ Alley 2000 , pp. 35–36.
  6. ^ Рыцарь, Питер Г. (1999). Ледники . Челтнем, Великобритания: Стэнли Торнс. п. 206 . ISBN 978-0-7487-4000-0.
  7. ^ Tulaczyk, S .; Elliot, D .; Vogel, SW; Пауэлл, РД; Priscu, JC; Клоу, GD (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 естественных архивов для отслеживания источников и долгосрочных тенденций загрязнения . Дордрехт, Нидерланды: Springer. п. 395. ISBN 978-94-017-9540-1.
  9. Перейти ↑ Alley 2000 , pp. 43–46.
  10. ^ a b Talalay 2016 , стр. 34–35.
  11. ^ а б в г Талалай 2016 , стр. 59.
  12. ^ a b Талалай 2016 , стр. 7.
  13. ^ a b Талалай 2016 , стр. 77.
  14. ^ "Глубокое сверление сверлом Ганса Таузена" . Центр льда и климата Института Нильса Бора. 2 октября 2008 . Дата обращения 3 июня 2017 .
  15. ^ Шелдон, Саймон G .; Попп, Тревор Дж .; Hansen, Steffen B .; Стеффенсен, Йорген П. (26 июля 2017 г.). «Перспективные новые скважинные жидкости для бурения керна льда на высокогорном Восточно-Антарктическом плато» . Анналы гляциологии . 55 (68): 260–270. DOI : 10.3189 / 2014AoG68A043 .
  16. Перейти ↑ Talalay 2016 , pp. 259–263.
  17. ^ a b Талалай 2016 , стр. 101.
  18. ^ Талалай 2016 , стр. 79.
  19. ↑ Talalay, 2016 , стр. 109–111.
  20. ↑ Talalay, 2016 , стр. 173–175.
  21. Перейти ↑ Talalay 2016 , pp. 252–254.
  22. ^ Загороднов, В .; Томпсон, LG (26 июля 2017 г.). «Керновые термоэлектрические буровые установки: история и новые варианты конструкции для бурения средней глубины» . Анналы гляциологии . 55 (68): 322–330. DOI : 10.3189 / 2014AoG68A012 .
  23. ^ Национальный исследовательский совет национальных академий (2007). Исследование подледниковой водной среды Антарктики: экологическое и научное руководство . 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. DOI : 10.3189 / 2014AoG68A024 .
  25. ^ Аноним (30 июня 2017 г.), Проектирование и операции 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 . Дата обращения 17 июня 2017 .
  27. ^ Madsen, Мартин Vindbæk (14 апреля 2016). «Партнеры» . Проект ледового ядра Восточной Гренландии . Архивировано из оригинального 28 июня 2017 года . Дата обращения 17 июня 2017 .
  28. ^ Даль-Йенсен и др. 2016. С. 17–19.
  29. ^ Петерсен, Сандра (23 февраля 2016 г.). «О EastGRIP» . Проект ледового ядра Восточной Гренландии . Архивировано из оригинального 28 июня 2017 года . Дата обращения 17 июня 2017 .
  30. ^ Даль-Йенсен и др. 2016. С. 8–9.
  31. ^ Kolbert, Элизабет (24 октября 2016). «Когда тает страна» . Житель Нью-Йорка . Дата обращения 17 июня 2017 .
  32. ^ a b UNH, Джо Сони. «О ледяных кернах :: Бурение ледяных кернов» . Национальная лаборатория керна льда. Архивировано из оригинала 4 мая 2017 года . Дата обращения 21 мая 2017 .
  33. ^ a b c d Souney et al. 2014. С. 16–19.
  34. ^ Хинкли, Todd (9 декабря 2003). «Международное сообщество ледяных кернов встречается, чтобы обсудить передовой опыт обработки ледяных кернов». Eos Trans AGU . 84 (49): 549. DOI : 10,1029 / 2003EO490006 ..
  35. ^ a b c d Souney et al. 2014. 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. Перейти ↑ Talalay 2016 , pp. 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 оригинального (PDF) 14 июля 2014 года.
  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 .; Расмуссен, SO; Севери, М .; Blunier, T .; Leuenberger, M .; Fischer, H .; Masson-Delmotte, V .; Chappellaz, J .; Вольф, Э. (1 августа 2013 г.). «Оптимизированная многопролетная, многопозиционная антарктическая ледовая и газовая орбитальная хронология (AICC2012): 120–800 тыс . Лет назад» . Климат прошлого . 9 (4): 1715–1731. DOI : 10,5194 / ф-9-1715-2013 .
  40. ^ Jouzel 2013 , стр. 2530-2531.
  41. ^ Jouzel 2013 , стр. 2535.
  42. ^ а б Аллея 2010 , стр. 1098.
  43. ^ Wilson, AT; Донахью, ди-джей (1992). «Радиоуглеродное датирование льда с помощью AMS: валидность метода и проблема космогенного образования in-situ в кернах полярного льда» . Радиоуглерод . 34 (3): 431–435. DOI : 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. DOI : 10,5194 / дц-10-3091-2016 .
  45. ^ «Чрезвычайно краткое изменение геомагнитного поля, изменчивости климата и супервулкана» . Phys.org . Сеть ScienceX. 16 октября 2012 . Дата обращения 29 мая 2017 .
  46. ^ Blunier et al. 2007 , стр. 325.
  47. ^ Landais et al. 2012 , с. 191–192.
  48. ^ Blunier et al. 2007 , с. 325–327.
  49. ^ a b Landais et al. 2012 , стр. 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: U-серия ледяного керна Dome C» (PDF) . Научное собрание TALDICE-EPICA : 1-2.
  52. ↑ Lowe & Walker 2014 , стр. 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 . Проверено 5 сентября 2017 года .
  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 Гренландии NGRIP и некоторых дополнительных записей» . Журнал четвертичной науки . 24 (1): 3–17. DOI : 10.1002 / jqs.1227 .
  55. ↑ Гоу, Энтони (12 октября 2001 г.). «Летние и зимние основные слои» . NOAA. Архивировано из оригинального 13 февраля 2010 года.
  56. Перейти ↑ Alley 2000 , pp. 44–48.
  57. Перейти ↑ Alley 2000 , p. 49.
  58. Перейти ↑ Alley 2000 , pp. 50–51.
  59. Перейти ↑ Alley 2000 , p. 56.
  60. ^ Б с д е е г ч я Jouzel 2013 , с. 2530.
  61. ^ a b Руддиман, Уильям Ф .; Раймо, Морин Э. (2003). «Метановая шкала времени для льда Востока» (PDF) . Обзоры четвертичной науки . 22 (2): 141–155. Bibcode : 2003QSRv ... 22..141R . DOI : 10.1016 / S0277-3791 (02) 00082-3 .
  62. ^ Jouzel 2013 , стр. 2533.
  63. ^ Фишер, Дэвид (2011). «Недавние скорости таяния канадских арктических ледяных покровов являются самыми высокими за четыре тысячелетия» (PDF) . Изменение глобального и планетарного климата . 84–85: 1–4. DOI : 10.1016 / j.gloplacha.2011.06.005 .
  64. ^ Souney et al. 2014 , стр. 25.
  65. ^ Барбалас, Кеннет Л. "Периодическая таблица элементов: O - кислород" . EnvironmentalChemistry.com . Проверено 20 мая 2017 года .
  66. ^ а б в г Lowe & Walker 2014 , стр. 165–170.
  67. Перейти ↑ Alley 2000 , pp. 65–70.
  68. ^ a b Jouzel 2013 , стр. 2532.
  69. Перейти ↑ Alley 2010 , p. 1097.
  70. ^ «Изотопы и дельта-обозначение» . Центр льда и климата. 8 сентября 2009 . Дата обращения 25 мая 2017 .
  71. ^ Малвань, Роберт (20 сентября 2004). "Как прошлые температуры определяются по ледяному керну?" . Scientific American . Дата обращения 25 мая 2017 .
  72. ^ a b Jouzel 2013 , стр. 2533–2534.
  73. ^ Jouzel 2013 , стр. 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. DOI : 10.1073 / pnas.1513868113 . PMC 4822573 . PMID 26976561 .  
  75. ^ «Центр прогнозирования климата - экспертные оценки» . Центр прогнозирования климата Национальной службы погоды . Дата обращения 3 июня 2017 .
  76. ^ a b Jouzel 2013 , стр. 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) . Обзоры четвертичной науки . 29 (1–2): 182–192. DOI : 10.1016 / j.quascirev.2009.03.011 . Архивировано из оригинального (PDF) 8 августа 2017 года . Дата обращения 2 июня 2017 .
  78. ^ Landais et al. 2012 , стр. 191.
  79. ^ a b 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 .; Стерджес, WT; Worton, DR; Атлас, Э .; Gohar, LK; Блеск, КП; Brasseur, GP (17 июня 2009 г.). «Долгоживущие тенденции и балансы галоидоуглерода на основе моделирования химии атмосферы, ограниченные измерениями в полярном фирне» . Химия и физика атмосферы . 9 (12): 3911–3934. DOI : 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. DOI : 10.1034 / j.1600-0889.1993.t01-3-00006.x .
  82. Перейти ↑ Alley 2000 , pp. 51–55.
  83. ^ Б Legrand & Mayewski 1997 , стр. 222, 225.
  84. ^ Sigl, M .; Winstrup, M .; МакКоннелл-младший; Welten, KC; Plunkett, G .; Ludlow, F .; Büntgen, U .; Caffee, M .; Chellman, N .; Dahl-Jensen, D .; Fischer, H .; Kipfstuhl, S .; Kostick, C .; Maselli, OJ; Мехалди, Ф .; Mulvaney, R .; Muscheler, R .; Pasteris, DR; Пилчер-младший; Salzer, M .; Schüpbach, S .; Steffensen, JP; Винтер, БМ; Вудрафф, TE (8 июля 2015 г.). «Сроки и климатические факторы извержений вулканов за последние 2500 лет» . Природа . 523 (7562): 543–549. DOI : 10,1038 / природа14565 . PMID 26153860 . 
  85. ^ a b Legrand & Mayewski 1997 , стр. 221.
  86. ^ Legrand & Mayewski 1997 , стр. 231–232.
  87. ^ Legrand & Mayewski 1997 , стр. 222.
  88. ^ a b Legrand & Mayewski 1997 , стр. 225.
  89. ^ Legrand & Mayewski 1997 , стр. 227-228.
  90. ^ Legrand & Mayewski 1997 , стр. 228.
  91. Перейти ↑ Pedro, JB (2011). «Записи с высоким разрешением косвенного показателя солнечной активности бериллия-10 во льдах из Ло-Доум, Восточная Антарктида: измерение, воспроизводимость и основные тенденции» . Климат прошлого . 7 (3): 707–708. DOI : 10,5194 / ф-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. DOI : 10.3189 / 172756494794587401 .
  93. ^ Ариензо, ММ; МакКоннелл-младший; Chellman, N .; Criscitiello, AS; Curran, M .; Fritzsche, D .; Kipfstuhl, S .; Mulvaney, R .; Нолан, М .; Опель, Т .; Sigl, M .; Стеффенсен, JP (5 июля 2016 г.). «Метод непрерывного определения плутония в кернах арктических и антарктических льдов» (PDF) . Наука об окружающей среде и технологии . 50 (13): 7066–7073. DOI : 10.1021 / acs.est.6b01108 . PMID 27244483 .  
  94. ^ Дельмас и др. (2004), стр. 494–496.
  95. ^ «Будущая работа» . Исследование Центрального региона Геологической службы США. 14 января 2005 Архивировано из оригинала 13 сентября 2005 года.
  96. Перейти ↑ Alley 2000 , p. 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 . Проверено 14 сентября 2017 года .
  98. ^ Риз, Калифорния; Лю, КБ; Томпсон, LG (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. DOI : 10,3189 / 2013AoG63A375 .
  99. ^ Окуяма, Дзюнъити; 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. DOI : 10.1029 / 2001JB001707 .
  100. ↑ Talalay, 2016 , стр. 9–11.
  101. ^ Langway 2008 , стр. 5-6.
  102. ^ Langway 2008 , стр. 7.
  103. ^ Langway 2008 , стр. 9-11.
  104. ^ Langway 2008 , стр. 14-15.
  105. ^ Langway 2008 , стр. 17-20.
  106. ^ Langway 2008 , стр. 23.
  107. ^ a b Jouzel 2013 , стр. 2527.
  108. ^ Ueda & Талалай 2007 , стр. 3-5.
  109. ^ Ueda & Талалай 2007 , стр. 50-58.
  110. ^ Ueda & Талалай 2007 , стр. 3-26.
  111. ^ Ueda & Талалай 2007 , стр. 11.
  112. ^ a b c Jouzel 2013 , стр. 2528.
  113. ^ а б в г Jouzel 2013 , стр. 2529.
  114. ^ Бентли, Чарльз Р .; Коци, Брюс Р. (2007). «Бурение пластов ледяных щитов Гренландии и Антарктики: обзор» (PDF) . Анналы гляциологии . 47 : 3–4. DOI : 10.3189 / 172756407786857695 .
  115. ^ Iaccarino, Тони. "TALos Dome Ice CorE - TALDICE" . Ледяное ядро ​​Купола Талоса . Дата обращения 28 мая 2017 .
  116. ^ "Рекордный ледяной керн возрастом 2,7 миллиона лет показывает начало ледникового периода" . Наука . AAAS. 14 августа 2017 . Проверено 30 августа 2017 года .
  117. ^ Langway 2008 , стр. 27-28.
  118. ^ Madsen, Мартин Vindbæk (15 марта 2016). «Документация» . Проект ледового ядра Восточной Гренландии. Архивировано из оригинала 18 марта 2017 года . Проверено 17 марта 2017 года .
  119. ^ МакКиннон 1980 , стр. 41.
  120. ^ МакКиннон 1980 , стр. 42.
  121. ^ МакКиннон 1980 , стр. 36.
  122. ^ МакКиннон 1980 , стр. 39.
  123. ^ МакКиннон 1980 , стр. 26-29.
  124. ^ МакКиннон 1980 , стр. 30.
  125. ^ "Белые книги IPICS" . СТРАНИЦЫ - Прошлые глобальные изменения. Архивировано из оригинального 11 октября 2017 года . Дата обращения 17 июня 2017 .

Источники [ править ]

  • Аллея, Ричард Б. (2000). Двухмильная машина времени . Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-691-10296-2.
  • Аллея, Ричард Б. (2010). «Надежность науки о ледяных кернах: исторические открытия» (PDF) . Журнал гляциологии . 56 (200): 1095–1103. DOI : 10.3189 / 002214311796406130 .
  • Blunier, T .; Spahni, R .; Barnola, J.-M .; Chappellaz, J .; Loulergue, L .; Швандер, Дж. (2007). «Синхронизация записей кернов льда по атмосферным газам» . Климат прошлого . 3 (2): 325–330. DOI : 10,5194 / ф-3-325-2007 .
  • Даль-Йенсен, Дорте; Кирк, Мари; Larsen, Lars.B .; Шелдон, Саймон Дж .; Стеффенсен, JP (2016). «Полевой сезон 2016: Проект ледового керна Восточного Гринленда (ЕГРИП) 2015–2020: Создание буровой базы ЕГРИП» (PDF) . Группа по льду и климату, Институт Нильса Бора. Архивировано из оригинального (PDF) 9 апреля 2017 года.
  • Jouzel, J. (2013). «Краткая история науки о ледяных кернах за последние 50 лет» . Климат прошлого . 9 (6): 2525–2547. DOI : 10,5194 / ф-9-2525-2013 .
  • Landais, A .; Dreyfus, G .; Capron, E .; Pol, K .; Loutre, MF; Raynaud, D .; Липенков В.Я .; Arnaud, L .; Masson-Delmotte, V .; Paillard, D .; Jouzel, J .; Лойенбергер, М. (2012). «К орбитальному датированию ледяного керна EPICA Dome C с использованием δO2 / N2» (PDF) . Климат прошлого . 8 : 191–203. DOI : 10,5194 / ф-8-191-2012 .
  • Лэнгуэй, Честер С. (январь 2008 г.). «История ранних полярных кернов льда» (PDF) . Отчет CRREL (TR-08-1): 1–47. Архивировано из оригинального (PDF) 18 ноября 2016 года.
  • Legrand, M .; Маевский, П. (1997). «Гляциохимия кернов полярных льдов: обзор» . Обзоры геофизики . 35 (3): 219–243. DOI : 10.1029 / 96RG03527 .
  • Лоу, Дж. Джон; Уокер, Майк (2014). Реконструкция четвертичной среды (3-е изд.). Абингдон, Великобритания: Рутледж. ISBN 978-0-415-74075-3.
  • Маккиннон, ПК (1980). Ледяные ядра . Вашингтон, округ Колумбия: Мировой центр данных A по гляциологии [снег и лед]. ISSN  0149-1776 .
  • Souney, Джозеф М .; Twickler, Mark S .; Харгривз, Джеффри М .; Bencivengo, Brian M .; Киппенхан, Мэтью Дж .; Джонсон, Джей А .; Cravens, Эрик D .; Нефф, Питер Д .; Нанн, Ричард М .; Орси, Анаис Дж .; Попп, Тревор Дж .; Роудс, Джон Ф .; Вон, Брюс Х .; Войт, Дональд Э .; Вонг, Гиффорд Дж .; Тейлор, Кендрик С. (31 декабря 2014 г.). «Обработка и обработка керна для проекта ледяного керна WAIS Divide» . Анналы гляциологии . 55 (68): 15–26. DOI : 10.3189 / 2014AoG68A008 .
  • Талалай, Павел Г. (2016). Технология механического ледового бурения . Пекин: Спрингер. ISBN 978-7-116-09172-6.
  • Ueda, Herbert T .; Талалай, Павел Г. (октябрь 2007 г.). Пятьдесят лет советской и российской буровой деятельности в полярных и неполярных льдах (Отчет). ERDC / CRREL. TR-07-02 . Проверено 14 сентября 2017 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Видео Национальной лаборатории ледового керна США, демонстрирующее хранение и обработку керна
  • Ледяной шлюз
  • Полярный исследовательский центр Берда - Исследовательская группа палеоклиматологии ледяных кернов
  • Вводящий в заблуждение график ходит по Интернету как минимум с 2010 года.
  • Ядро возрастом 2,7 миллиона лет
  • За пределами EPICA - самая старая ледяная миссия
  • Третий полюс льда