簡介
冰芯,顧名思義,就是鉆取自冰川內(nèi)部的芯。冰芯形成由于氣溫低,積雪不融化,每年的積雪形成一層層沉積物,年復(fù)一年,從底部往上逐漸形成一層層的冰層,越向上年代越新。冬季氣溫低,雪粒細(xì)而緊密;夏季氣溫高,雪粒粗而疏松;因而,冬夏季積雪形成的冰層之間具有顯著的層理結(jié)構(gòu)差異,宛如樹木的年輪一樣。1
應(yīng)用從覆蓋格陵蘭島和南極大陸的冰原中取出的冰芯可以被用來測定冰原的“年齡”(參見補(bǔ)充信息欄:前蘇聯(lián)南極考察站東方站、格陵蘭島冰原計劃與格陵蘭島冰芯計劃)。和自己做冰塊時的情形完全不同,極地冰原是由被壓得很結(jié)實(shí)的雪形成的而不是水被冰凍后形成的,由于溫度極低,降雪在這里不能融化,因而雪被一層一層地壘積起來,下層的雪受到上面雪層壓力的影響、不斷地被壓實(shí)、壓緊,如此反復(fù),最終形成大面積的冰原。與年輪一樣,從冰原中取出的冰芯也可以標(biāo)明冰原的年齡。盡管冰芯不像年輪那樣可靠和清晰,難以從中推斷出具體的年份,但人們大致推算出目前采集到的冰芯樣本的歷史大約是20萬年左右。
與歷史記錄、樹木年輪、湖泊沉積、珊瑚沉積、黃土、深海巖芯、孢粉、古土壤和沉積巖等可提取過去氣候環(huán)境變化信息的介質(zhì)相比,冰芯具有保真性強(qiáng)(低溫環(huán)境)、包含的信息量大,而且分辨率高、時間尺度長的特點(diǎn),堪稱“無字的環(huán)境密碼檔案庫”。冰芯研究通過從冰川(包括冰蓋和冰帽及其他類型的冰川)中鉆取冰樣,破解冰芯環(huán)境密碼,檢測過去氣候與環(huán)境變化、監(jiān)測現(xiàn)代氣候與環(huán)境變化、預(yù)測未來氣候與環(huán)境變化。
冰芯不僅記錄著過去氣候環(huán)境自然變化的信息,而且記錄著過去人類活動對于氣候環(huán)境的影響,因而在過去全球變化研究中具有重要的地位。
具體地說,冰芯中氫、氧同位素比率是度量氣溫高低的指標(biāo);冰芯凈積累量是降水量的指標(biāo);冰芯氣泡中的氣體成分和含量可以揭示大氣成分的演化歷史;宇宙成因的同位素可以提供宇宙射線強(qiáng)度變化、太陽活動和地磁場強(qiáng)度變化的證據(jù);冰芯中微粒含量和各種化學(xué)物質(zhì)成分的變化,可以提供不同時期的大氣氣溶膠、沙漠演化、植被演替、生物活動、大氣環(huán)流強(qiáng)度、火山活動等信息;冰芯也記錄了人類活動對氣候環(huán)境影響和各種信息等等。
不僅如此,通過冰芯的研究,科學(xué)家們可以對不同時期的生物地球化學(xué)循環(huán)、火山活動、宇宙事件、超新星爆炸、生物活動與植被演化等展開更為精確具體的研究。這些重大成果不但極大地豐富了氣候與環(huán)境變化的研究內(nèi)容,更革新了人類關(guān)于地球系統(tǒng)演化及其重要機(jī)制的一些觀點(diǎn)。2