地球过去的记录在冰怎么样?

地球上有两个极地地区。北极地区被称为北极(北极熊居住)和南部极地叫做南极洲(企鹅生活的地方)。这些地区地球上接受的阳光会比其他地方少。没有阳光,北极和南极是非常寒冷的地方。当下雪时,没有足够的温暖的阳光融化的雪和积累。随着新的下雪,进一步推动老下雪从表面上看,它正承受压力增加。这种压力使雪变成冰。每一个新的降雪最终变成了一层冰。类似的冰也层形成高山冰川地区如落基山脉和喜马拉雅山脉。这些冰层包含地球的气候信息,过程和人类活动时的降雪。 We can examine this information by collecting ice cores [1]。

什么是冰芯和我们如何收集?

一个冰芯是一长列的冰由许多冰层积累每一次降雪。收集一个冰芯,钻是用来切长,深,垂直洞。钻是用手或马达驱动,是由一个空心管,所以当从洞里停它包含一长列冰。一些训练可以减少超过一公里深的洞,但我们实验室收集主要是浅冰核约25米深(一个游泳池的长度)和9厘米直径。有时我们收集intermediate-depth冰芯,深约200米(8个游泳池的长度)。冰芯钻,收集1米,所以对于一个25米的核心,我们会有25个一米长的冰芯段。浅冰核可能包含冰层积累从几年到几十年,当他们接近表面,代表最近的降雪的事件。图1显示在收集一个冰核心的基本步骤。如您所见,收集冰芯涉及在极冷的温度下工作!冰核科学家必须配备特殊的装备,像冰川眼镜和温暖的西装,安全地执行他们的工作。

一旦冰核被收集,如测量长度,重量,和温度记录。段然后仔细包装在塑料袋,这是放置在保温箱和挤满了雪融化在运输途中。箱子被运往在阿尔伯塔大学的实验室。我们在−36°C冰箱存储它们,直到我们准备对它们进行分析。冰核可以告诉我们地球的气候是怎样的故事改变了多年,地球的影响过程和人类活动对我们的地球。这些事件的证据冰芯可能肉眼可见,但他们往往需要仔细分析在分子水平上,使用特殊的实验室设备。

气候变化的证据

当我们看一个冰芯,我们可以经常看到致密层代表季节性变化和降雪。顶部的核心,一年一度的层厚,这些层有时被用来计算年出现在核心的数量(1]。我们去深入核心,层压缩,每年由越来越小的核心的一部分,此时我们看不到年度层眼球但是我们可以用冰核的化学日期那些压缩层!冰川冰可以包含多云乐队时出现白色冰切很薄和抛光。这种层一般含有杂质如灰尘、烟灰、火山灰,从人类活动污染物,颗粒物从森林火灾。的大小冰晶小冰中含有更多的杂质,因为杂质防止大晶体的形成(图2)。

层变得模糊时融化层发生。这发生在表面积雪融化,滴到下面的积雪(图2)。重新冻结,形成一层冰很少有泡沫。科学家已经观察到在加拿大北极融化层的增加在最近几十年,这表明地球的气候变暖(2]。尽管融化层的化学结构可以改变一个冰核心,通常他们只分配水和1年内改变化学,所以专门记录仍然是有用的。尽管如此,气候变暖冰核科学家,当然是一个关注和一些档案丢失的危险是由于冰川融化。冰记忆项目是一个项目集中在获得从冰川冰芯,受到气候改变地方永远可能会丢失这些宝贵的气候记录,如果冰核不检索。

除了我们获得的信息从冰本身,科学家也可以看看气体被困在冰中的气泡。这些气体让我们一窥过去的大气成分,包括温室气体浓度,在许多成千上万的年3]。

地球的证据过程

火山爆发释放出大量的火山灰颗粒和酸性气体的空气。manbetxapp在线登录这些粒子和气体manbetxapp在线登录可以通过空气和长途旅行存款在极地地区。通过检查冰层火山灰和酸,我们可以确定当火山爆发发生在过去(图3)。通过检查火山灰颗粒的化学组成,有时甚至科学家能识别哪些他们来自火山(manbetxapp在线登录1]。

人类活动的证据

不存在自然的人造化学物质,在冰核被观察到。这些化学物质可以通过空气从前往极地地区人们生活和使用它们。多氯联苯就是一个例子。这些化学物质被用于电气设备如绝缘体之间的1929和1970年代。当科学家发现多氯联苯被释放,污染环境,我们停止生产。挪威斯瓦尔巴特群岛的冰芯,科学家发现,PCB水平在1983年和1998年有所下降。这表明,淘汰有害的工业生产人造化学物质如多氯联苯在远程极地减少人类活动的影响(4]。

核武器测试的证据在1945年和1980年之间也一直观察冰核中。这种测试发布的一个元素钚到大气中。测试后,一些钚在大气中待了几年前在极地地区沉积。冰核层含有高水平的钚匹配时间当我们知道核武器测试发生(5]。这些层包含大量的钚用于指定日期冰核层,允许科学家比较不同地区的冰核。

冰核的故事告诉我们为什么重要?

我们从冰核的信息无法找到其他地方。冰层追溯到数万年,甚至100年,有时是唯一的证据我们地球的气候变化,流程或人类活动。例如,50000年前,人类没有卫星记录的细节和火山爆发的图片。但当时火山喷发可能火山灰沉积和表面酸雪,最终被埋在数千年的降雪,保留一层冰,现在可以告诉我们关于火山活动。在最近的一个例子,许多人造化学物质被不知道是对环境有害,直到他们被广泛使用。多氯联苯在冰的证据层从过去的70年里告诉我们当这些化学物质开始污染远程极地。

虽然这些例子突出自己独特的冰核信息可以提供,冰芯的故事是最强大的结合卫星和气象数据,人类的知识和经验,和其他信息。这种互补的数据包括,例如,卫星观测的海洋表面温度和大风,和自动气象站数据,如相对湿度和温度。在一起,所有这些数据连同冰核心信息可以告诉我们关于如何捕捉到环境的变化,并影响,附近的冰川或冰盖。就像一个谜,我们无法知道了整个画面,直到所有诸事顺利。因此,冰核科学家常常与其他学科的专家,从化学家、海洋学家到人生活在一些偏远的寒冷地区。

冰芯告诉我们关于地球的过去,但是未来呢?

检查模式,我们看到在冰核可以告诉我们关于气候变化的影响,地球过程和人类活动对我们的地球。科学家们可以使用这些过去的模式来创建科学模型帮助他们预测未来会发生什么。例如,如果我们看到一个冰的融化层核心增加了在过去的25年里,我们可以预测,变暖的趋势将持续到未来。科学模型可以非常复杂,因为他们必须包括很多信息来预测未来最好的结果。冰原的模型,例如,需要数据的温度、降水、和其他因素来帮助我们预测未来的某些冰川和冰原。硕士环流模型使用相关的能源(如辐射、潜热)和许多其他数据源来帮助科学家预测未来天气和气候。使用科学模型,冰核的故事告诉我们关于过去的可以帮助我们理解我们的未来。了解可能发生在未来地球气候及其today-changes做出改变的第一步,将帮助我们保护我们的地球生物,叫它回家!

术语表

极地地区:↑这些地区周围的南北两极,躺在极地圈,是地球上最冷的地方。

冰芯:↑一长列的冰包含许多压实层雪积累。

冰晶:↑冷冻水,演示了几何图案。

融化层:↑表面积雪融化,滴到下面的积雪,和refrozen,导致很少的气泡密集的冰层。

多氯联苯:↑人造有毒化学物质一旦用于各种工业过程,现在关注的环境污染物。

钚:↑一种放射性元素。

科学模型:↑物理、数学或概念的表示一个实际系统或过程,很难直接观察。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

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引用

[1]↑小巷,r . b . 2000。两英里的时间机器。普林斯顿,纽约:普林斯顿大学出版社。

[2]↑费舍尔,D。郑,J。伯吉斯,D。Zdanowicz C。Kinnard C。,夏普,M。,等。2012。最近的加拿大北极冰盖融化率最高的四年。水珠。行星变化84 - 85:3 - 7所示。doi: 10.1016 / j.gloplacha.2011.06.005

[3]↑小溪,埃德·j . 2007。“冰核方法概述”第四纪科学百科全书艾德·a·e·斯科特(牛津:爱思唯尔)。1145 - 56页。

[4]↑Garmash, O。Hermanson, m . H。伊萨克松E。Schwikowski, M。,神圣,D。特谢拉,C。,等。2013。Lomonosovfonna冰川沉积的历史多氯联苯,斯瓦尔巴特群岛:209年同类分析。环绕。科学。抛光工艺。47:12064 - 72。doi: 10.1021 / es402430t

[5]↑Arienzo, M . M。麦康奈尔,j . R。Chellman, N。Criscitiello, a。伦,M。Fritzsche D。,等。2016。方法连续^239年聚氨酯决定在北极和南极冰芯。环绕。科学。抛光工艺。50:7066 - 73。doi: 10.1021 / acs.est.6b01108