要闻 前沿 天文 自然 生命 人文 健康 心理 人物 解惑 军事 探索
886803908198168589.jpg

冰芯中藏了什么环境密码?

来源:中国科普博览 2017-07-17     

  冰芯中藏了什么环境密码?

  (索朗罗布 摄) 

  近日,第二次青藏高原综合科考冰川与环境变化考察队前往龙匣宰陇巴冰川冰芯钻取点,钻取冰芯进入决战阶段。

  按照计划,科考队将从海拔5150米的唐古拉冰川营地,连续行军9个多小时,当晚抵达海拔5650米的冰芯钻取点,在气温最低时,连夜钻取冰芯,并在凌晨携带冰芯返回大本营。

  那么,到底什么是“冰芯”呢?为何科考队要选择青藏高原的冰川作为钻取对象呢?冰芯真的能带我们去解开全球气候变化之谜吗?冰芯:无字的环境密码档案库

  冰芯,顾名思义,就是钻取自冰川内部的芯。冰芯形成由于气温低,积雪不融化,每年的积雪形成一层层沉积物,年复一年,从底部往上逐渐形成一层层的冰层,越向上年代越新。冬季气温低,雪粒细而紧密;夏季气温高,雪粒粗而疏松;因而,冬夏季积雪形成的冰层之间具有显著的层理结构差异,宛如树木的年轮一样。 

  冰芯中藏了什么环境密码?

  田立德(摄) 

  与历史记录、树木年轮、湖泊沉积、珊瑚沉积、黄土、深海岩芯、古土壤和沉积岩等可提取过去气候环境变化信息的介质相比,冰芯具有保真性强(低温环境)、包含的信息量大,而且分辨率高、时间尺度长的特点,堪称“无字的环境密码档案库”。

  南极地区和北极地区是冰芯研究最早的地区,在气候变化研究中起领先作用。但是,仅仅依靠南北极冰芯来解释全球气候环境变化是不够的,只有对不同纬度、不同区域过去气候环境变化进行详细研究,才能揭示过去全球变化的总貌。 

  青藏高原的冰芯研究虽然起步较晚,始于20世纪80年代中期,但在短短的几十年间已取得了长足的进展,引起了国内外地学界的极大反响。到目前为止,已从祁连山敦德冰帽、西昆仑山古里雅冰帽、希夏邦马峰抗物热冰川和唐古拉山冬克玛底冰川、慕士塔格冰川、普若岗日冰原等钻取了多支深孔和浅孔冰芯,通过对冰芯的分析与研究获得了一些重要成果。 

  冰芯中藏了什么环境密码?

  唐古拉山冰川 田立德(摄) 

  通过研究青藏高原冰芯中多种代用指标与气候环境变化的关系,科学家重建并分析了过去10多万年以来不同时间尺度的高分辨率气候环境记录,发现在全球变化影响下,青藏高原比其它地区更敏感、温度变化幅度更大、更具有地区差异性。 冰芯中藏了哪些环境密码?

  我国科考队通过从冰川(包括冰盖和冰帽及其他类型的冰川)中钻取冰样,破解了冰芯环境密码,检测过去气候与环境变化、监测现代气候与环境变化、预测未来气候与环境变化。

  然而,冰芯不仅记录着过去气候环境自然变化的信息,而且记录着过去人类活动对于气候环境的影响,因而在过去全球变化研究中具有重要的地位。那么,从青藏高原的冰川所钻取的冰芯究竟可以给我们带来哪些信息呢?

  具体地说,冰芯中氢、氧同位素比率是度量气温高低的指标;冰芯净积累量是降水量的指标;冰芯气泡中的气体成分和含量可以揭示大气成分的演化历史;宇宙成因的同位素可以提供宇宙射线强度变化、太阳活动和地磁场强度变化的证据;冰芯中微粒含量和各种化学物质成分的变化,可以提供不同时期的大气气溶胶、沙漠演化、植被演替、生物活动、大气环流强度、火山活动等信息。

  冰芯中藏了什么环境密码?

  田立德(摄) 

  此外,通过冰芯的研究,科学家们可以对不同时期的生物地球化学循环、火山活动、宇宙事件、超新星爆炸、生物活动与植被演化等展开更为精确的研究。

  我们每进行一次冰芯研究,就进一步地丰富气候与环境变化的研究,并且革新了人类关于地球系统演化及其重要机制的观点。希望深入寒冷冰川之地的科考队每次都能顺利地完成艰难的钻取任务。

  出品:科普中国

  制作:中国科普博览 中国科学院青藏高原研究所

  监制:中国科学院计算机网络信息中心