Buz çekirdeği

Buz çekirdeği çıkarılır Öz örneklerin alındığı

Bir buz çekirdeği , genellikle bir buz tabakası veya buzul (kriyosfer) delinerek elde edilen bir çekirdektir . Buz çekirdekleri önemli iklim arşivleridir ; bunları analiz ederek geçmişin iklimi hakkında bilgi edinmek mümkündür . Bu tür iklim verilerinin elde edilmesi çok yenidir, ancak aynı zamanda bugün bilinen en önemli ve kesin yöntemlerden biridir.

gelişim

İklim arşivi olarak buz çekirdekleri

Bir buz tabakasının içinden ilk örnek alma girişimi, Alman kutup gezgini Ernst Sorge tarafından yapıldı . Grönland'ın merkezindeki Eismitte istasyonunda 1930/ 1931'de 15 m derinliğindeki bir çukurdaki buzu inceledi.

İlk buz çekirdekleri yaklaşık 20 yıl sonra üç farklı uluslararası araştırma ekibi tarafından elde edildi: 1949'dan 1952'ye kadar Queen Maud Land kıyısındaki Norveç-İngiliz-İsveç Antarktika Seferi , Alaska'daki Juneau Buz Alanı araştırma projesi ve Fransa'daki Fransız kutup keşifleri. Merkez Grönland. 1950'lerin başlarından kalma bu buz çekirdekleri yaklaşık 100 m uzunluğundaydı ve henüz ayrıntılı analizlere izin vermiyordu.

Fransız climatologist ve buzulbilimci Jean Jouzel bahseder uluslararası jeofizik yılı 1957/1958 araştırma kullanarak buz çekirdeklerinin fiili başlangıcı olarak . Bu yıl kurulan işbirliğinin bir önceliği, kutup buz tabakalarından derin çekirdeklerin çıkarılmasıydı. 1960 sonbaharında, Grönland'ın kuzeybatısındaki Camp Century'de , altı yıl içinde ilk kesintisiz buz çekirdeğini 1.388 m derinlikte ana kayaya indiren çalışmalar başladı . Tatbikat, ABD Ordusu Soğuk Bölgeler Araştırma ve Mühendislik Laboratuvarı (CRREL) tarafından sağlandı . Daha sonra, Batı Antarktika'da, 1968 yılına kadar Byrd istasyonunun yakınında bir matkap çekirdeği ile 2164 m derinliğe nüfuz etmek için aynı cihazı kullanmak mümkün oldu .

1970'lerin başında, Kopenhag Üniversitesi'nden bir ekip tarafından yönetilen Grönland Buz Levha Projesi (GISP) doğdu . Proje, yeni geliştirilen Istuk adlı matkapla , 1979 - 1981 yıllarında, Boya 3'te 2038 m derinlikte üç saha kampanyasında kayaya ulaştı .

1970 Nisan'ında, Sovyet araştırmacıları Orta Doğu Antarktika'daki Vostok istasyonunun yakınında sondaj yapmaya başladılar ve aynı yılın Eylül ayında neredeyse 507 m derinliğe ulaştılar. Geçmişe dönüş. Şubat 2012'de proje, 3769 m derinlikte Vostok Gölü'ne nüfuz etti .

Doğu Antarktika Adélieland'da ilk sondajdan sonra , bir Fransız ekibi 1970'lerin sonunda Orta Doğu Antarktika'daki Dome Concordia ( Dome Charlie ) istasyonunda 905 m derinliğinde bir delik açtı . Buz tabakasının tepesindeki bu konum, buzul buzunun birikmesi dikey olduğundan ve neredeyse hiç yanal akış hareketi göstermediğinden, elde edilen verilerin yorumlanmasını kolaylaştırdı. Bu nedenle, bu konumda depolanmış buzun da oluştuğu varsayılabilir. Avustralya Ulusal Antarktik Araştırma Gezileri edildi sondaj Kanun Dome içinde, Wilkes Toprakları , Doğu Antarktika ve en Dome Summit onlar 1993 yılında kaya ulaştı.

Elde edilen Grönland matkap çekirdekleri de Camp Yüzyılın ve boya 3 ani iklimsel dalgalanmaların bir dizi gösterdi, ama son buzullararası, hakkında yeterli bilgi vermedi EEM sıcak dönemi (115,000-126,000 yıl önce). Danimarkalı paleoklimatolog Willi Dansgaard ve Amerikalı meslektaşı Wallace Broecker bu nedenle aynı anda ve birbirinden çok uzak olmayan iki yeni kuyu başlattı. Avrupa Grönland Buz Kalkanı Projesi ( GRIP ) 1990-1992 yıllarında buz tabakasının en yüksek noktasından gerçekleştirilmiş ve yaklaşık 3029 m derinliğe ulaşmış, 28 km batısında yer alan Amerikan Grönland Buz Kalkanı Projesi 2 ( GISP2 , 1990-1993 ) 3.054 m'de sona ermiştir.Buzun düz olmayan kaya zemin üzerindeki kıvrımları nedeniyle, her iki projede de 105.000 yıldan daha eski katmanların güvenilir olduğu kanıtlanmamıştır. Bu, 1996-2003 yıllarında Avrupa derin kuyusu NGRIP'i (Kuzey Grönland Buz Çekirdeği Projesi) yaklaşık 200 km kuzeyde düz kaya üzerinde motive etti . 123.000 yıl öncesine, yani şimdiki Eem sıcak döneminden önceki son sıcak dönemin ortasına kadar uzanan 3.085 metre uzunluğunda bir çekirdek çıkarmak mümkündü .

Eem'in tamamı hakkında bilgi almak için, Kuzey Grönland Eemian buz sondajı projesi (Temmuz 2010'a kadar NEEM ) Camp Century'e doğru daha kuzeye katıldı . Bu buzda, 128.500 yıl öncesine tarihlenen ve böylece sondan bir önceki buzuldan (→ Saale buzul dönemi ) Eem'e geçişi kısmen belgeleyen bir dizi tarihlendirilebilir .

Şimdiye kadarki en eski sondaj çekirdeği, 2004 Avrupa Projesi EPICA'dan (Antarktika'da Buz Karotları için Avrupa Projesi) Antarktika'dan geliyor. 3270.2 metre derinlikteki buz yaklaşık 900.000 yaşında ve bu nedenle sekizden fazla buzul çağı döngüsünden bilgi içeriyor .

Buz kalkanları

Grönland Buz Tabakası'ndan bir çekirdeğin boyuna kesiti

Yıldan yıla, yıllık katman olarak adlandırılan yeni bir buz tabakası birikir. Böylece, böyle bir kara buz tabakası , birbiri üzerine uzanan birçok buz tabakasından oluşur. Sondaj delikleri tipik olarak bir buz tabakasının tepesinde gerçekleştirilir, sözde buz kılıfı , burada esas olarak sadece dikey hareketlerin gerçekleştiği, böylece yanal akış hareketlerinden kaynaklanan rahatsızlıklardan kaçınılır.

Buz tabakaları esas olarak Antarktika ve Grönland'da bulunur . Bazıları 3000 m'den daha kalın ve birkaç yüz bin yaşında. Ancak, kutup ve ılıman bölgelerin ve Kilimanjaro gibi tropik bölgelerdeki buzullar üzerinde çalışmalar yapılmıştır ..

analizler

Bir yıllık katman buzda ne kadar derinde bulunursa, üzerindeki katmanların ağırlığı onu sıkıştırıp yana doğru akmasına izin verdiğinden, buz o kadar eski ve incedir. Bu katmanları tek tek incelerseniz, katmanları yukarıdan sayarak belirli yıllar hakkında çok kesin bilgiler bulabilirsiniz. Bireysel yıllık katmanların kalınlığı, yağış miktarının bir göstergesidir .

Olayların belirtileri, hem meydana geldikleri zaman noktasında hem de olası bir zamansal periyodiklik açısından incelenir. Buz çekirdekleri her zaman karşılaştırılır, yani. Bu, muhtemelen tamamen farklı bir yerde elde edilen ve aynı zamandan izler gösteren başka bir buz çekirdeğinde bir olayın bulunup bulunmadığının kontrol edilmesi anlamına gelir.

Buz çekirdeği analizi, Arktik ve Antarktika'daki iklim hakkında son on yıllar, yüzyıllar, binyıllar ve hatta daha eski zamanlardaki iklim hakkında bilgi edinmek için eşsiz bir fırsattır. İklim araştırmaları , özellikle iklim değişikliği , küresel ısınma ve iklim değişikliğinin ne kadarının antropojenik (insan yapımı) olduğu sorusu için çok önemli oldukları düşünülmektedir .

ayrıca bkz : Arktik küresel ısınmanın sonuçları , Antartika'daki küresel ısınmanın sonuçları

Gaz analizi

Buz, binlerce yıl önce kapana kısılmış küçük hava kabarcıkları içeriyor. İz gazlar ilgi çekicidir ; havadaki oranları %1'in çok altındadır. Bu sera gazları o dönemde iklimi etkilediğinden karbondioksit ve metan konsantrasyonları araştırılır . Berilyum izotoplarının ve karbon izotoplarının analizi , o zamandaki güneş aktivitesini göstermektedir . Diğer şeylerin yanı sıra δ 18 O sinyalinin yardımıyla bir sıcaklık analizi yapılır . Ek olarak, buharlaşma ve yoğuşma sıcaklıkları hakkında ek bilgi sağlayan 2 H / 1 H ( döteryum / hidrojen ) oranı belirlenir. Buz çekirdekleri, yağışın oluşum sıcaklığını ve dolayısıyla neredeyse bir milyon yıl boyunca dünyanın kutup bölgelerindeki hava sıcaklığını yeniden oluşturmak için kullanılabilir. 3 He'nin 4 He'ye oranı , dünyanın manyetik alanının yönelimindeki değişiklikleri gösterir . Tuzağa düşen 81 Kr'ı analiz ederek , 50.000 yıldan daha eski buz tarihlenebilir.

Sıkışmış katıların analizi

Polarize ışıkta bir buz çekirdeğinin parçalarından yapılmış ince kesit (kaynak: Alfred Wegener Enstitüsü )

Toz içeriği, iyon veya belirli element konsantrasyonları, atmosferik sirkülasyon ve menşe anında hüküm süren ortalama rüzgar kuvvetleri hakkında sonuçlar çıkarılmasına izin verir .

Buz çekirdeklerinde bulunan toz katmanları, zaman zaman iklim değişikliklerini tetikleyen volkanik patlamalardan kaynaklanabilir. Buz çekirdeklerini kullanarak patlamaların tarihlendirilmesi , radyokarbon tarihlemesinden çok daha doğrudur . İletkenliği buz geçmiş döküntülerden Volkanik miktarı hakkında bilgi verir. Petrografik olarak volkanik kökenli camlar elektron mikroskopları ve ikincil iyon kütle spektrometreleri ile incelenir. Belirli oksitlerin ve eser elementlerin spesifik konsantrasyonu daha sonra söz konusu volkanik patlamalardan alınan numunelerle karşılaştırılabilir ve atanabilir. Bu, yalnızca bir volkanik patlamanın iklimle ilgili sonuçları olup olmadığını on yıllar ve yüzyılların zamansal bir çözümüyle incelemekle kalmaz; Tersine, iklim değişikliğinin etkilerinin - buzulların çözülmesi gibi - volkanik aktivite üzerinde doğrulanabilir bir etkisi olup olmadığı da kontrol edilir .

Ayrıca bulunan toz tanelerinin karasal veya dünya dışı kaynaklı olup olmadığı ve muhtemelen göktaşı veya mikrometeorit etkilerinden kaynaklanıp kaynaklanmadığı belirlenebilir. İridyum (Ir) ve osmiyum (Os) izlerini arıyoruz. 187 Os / 186 Os oranı , parçacıkların volkanik kökenli olup olmadığına veya bir göktaşı çarpmasına atanıp atanamayacağına karar verir. Elementler yer kabuğundan geliyorsa bu oran 400'e 1, göktaşları için 3'e 1'dir.

Diğer maddeler, çevrenin tarihi ve insan etkisi hakkında ipuçları sağlar . MÖ 1100 döneminde Grönland buz tabakalarında MS 800'den MS 800'e kadar, Avrupa ve Akdeniz'de gümüş madenciliğinde kullanılan kurşun gibi ağır metaller hava akımlarıyla kuzeye taşınmış ve buz tabakasında depolanmıştır. Tam yıla tarihlenen kurşun konsantrasyonları, Roma İmparatorluğu'nun krizleri veya Roma sikkelerinin gümüş içeriği gibi Avrupa antik çağının ekonomik tarihine yakından karşılık gelir . 2014 ve 2015 yılları arasında Kuzey Kutbu deniz buzunda , litre buz başına 33 ila 75.143 mikroplastik parçacık bulundu.

Ayrıca bakınız

Edebiyat

  • Willi Dansgaard : Donmuş Annals-Grönland Buz Levhası Araştırması . 2005, ISBN 87-990078-0-0 ( ku.dk [PDF; 6.8 MB ]).
  • J. Jouzel: Son 50 yılda buz çekirdeği biliminin kısa bir tarihi . İçinde: Geçmişin İklimi . Kasım 2013, doi : 10.5194 / cp-9-2525-2013 .
  • Chester C. Langway: Erken Kutup Buz Çekirdeklerinin Tarihi (=  Teknik Raporlar . TR-08-01). Ocak 2008 ( ku.dk [PDF; 5.6 MB ]).

İnternet linkleri

Commons : Buz Çekirdekleri  - Görüntüler, videolar ve ses dosyaları koleksiyonu

Bireysel kanıt

  1. ↑ a b c d e Jean Jouzel: Son 50 yılda buz çekirdeği biliminin kısa bir tarihi . İçinde: Geçmişin İklimi . Kasım 2013, doi : 10.5194 / cp-9-2525-2013 .
  2. ^ Alfred Wegener Enstitüsü, EPICA projesi ( İnternet Arşivinde 25 Şubat 2009 tarihli Memento )
  3. ↑ Jena Üniversitesi; M. Pirrung, M. Kunz-Pirrung, L. Viereck-Götte; Buz çarşaf ve buz çekirdeği arşivleri ( Memento 11 Haziran 2007 yılında Internet Archive )
  4. ↑ a b c GISP2 proje web sitesinde arka plan bilgisi .
  5. ↑ GISP2 Dizüstü Bilgisayar 2
  6. ↑ Joseph R. McConnell ve diğerleri: Grönland buzunda kaydedilen kurşun kirliliği, Avrupa emisyonlarını takip eden salgınları, savaşları ve antik çağda imparatorluk genişlemesini gösterir . İçinde: Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı . 29 Mayıs 2018, doi : 10.1073 / pnas.1721818115 .
  7. ↑ Ilka Peeken, Sebastian Primpke, Birte Beyer, Julia Gütermann, Christian Katlein, Thomas Krumpen, Melanie Bergmann, Laura Hehemann & Gunnar Gerdts: Arktik deniz buzu, mikroplastik için önemli bir geçici lavabo ve taşıma aracıdır . İçinde: Doğa İletişimi . 2018, doi : 10.1038 / s41467-018-03825-5 .