Picarro | 青藏高原中部冰芯氣泡δ18O指示晚全新世冰川變化

在青藏高原的腹地，巍峨的唐古拉山脈佇立于世界之巔，其冰川如同大自然的年輪，默默記錄著地球氣候的每一次微妙變化。冰川之中，那些被冰封的氣泡，就像是時間的容器，保存著過去氣候的密碼。

冰芯氣泡，是冰川積累過程中空氣被困于冰層之中形成的。它們不僅僅是簡單的空氣囊泡，而是攜帶著過去氣候信息的寶貴資源。當雪花飄落并逐漸積累成冰時，其中的空氣被封存，形成了氣泡。這些氣泡中的空氣成分，包括溫室氣體如二氧化碳和甲烷，以及它們的濃度，都是反映當時大氣成分的重要指標。

科學家們通過分析這些冰芯中的氣泡，揭示了氣候變化的歷史，而冰芯中的δ¹⁸O值更是成為了解這一歷史的關鍵線索。

青藏高原中部冰芯氣泡δ¹⁸O指示晚全新世冰川變化
 

冰芯中的氣泡是冰初形成時的地球大氣，蘊含了關于過去的無窮訊息，是研究古大氣環境最直接的方法，且已廣泛用于區域或全球氣候重建。極地和高山冰川冰芯中空氣含量的變化除了與積雪速率和氣溫變化有關，主要與太陽輻射強度有關，已用于建立冰芯年代學。冰芯氣泡的氧同位素比率（δ¹⁸Obub）可以指示氣溫高低的變化。然而，由于缺乏長期連續的數據記錄，人們對其在山地冰川中的氣候影響知之甚少。

基于此，在本文中，來自中國科學院青藏高原研究所的研究團隊在青藏高原中部的唐古拉冰山（33°06'36.6" N，92°04'24.4" E）鉆取了190.3 cm長的冰芯。通過描述和分析其物理特性（例如密度、積雪厚度、空氣含量和污染層）、檢測放射性核素-β活度、檢測β粒子數并計算冰芯放射性強度、測量不溶性微粒濃度和可溶性無機離子濃度、測量冰芯δ¹⁸O值（利用Picarro L2130-i水同位素分析儀）以及δ¹⁸Obub值來調查δ¹⁸Obub的氣候影響及其所包含的氣候信息。
 

唐古拉冰川地理圖

【結果】

唐古拉冰川10 m冰芯層數定年結果
 

全新世晚期以來唐古拉冰芯δ¹⁸Obub的變化結果

【結論】

基于年層數法，對比冰芯中空氣含量的變化與太陽總強度，重建了冰芯年代學。結果表明，該冰芯的年齡跨度約為3600年(公元前1610年至公元2004年)。因為冰芯和冰芯氣泡之間沒有明顯的年齡差異，冰芯年代學也可作為冰芯氣泡年代學來討論其千年變化。通過對唐古拉冰川表面成冰過程的分析和冰芯δ¹⁸Obub影響因素的探討，作者發現唐古拉冰芯δ¹⁸Obub的變化與冰川的積累或融化密切相關。暖期冰川有冰雪融水時，由于氣體與融水之間通過物理和化學過程進行氧同位素交換，δ¹⁸Obub值比自然大氣δ¹⁸Oatm值更偏負。在寒冷期，粒雪在冰川上積累，由于重力分餾作用，δ¹⁸Obub值偏正。唐古拉冰芯δ¹⁸Obub的變化表明，在過去大約3600年，青藏高原中部冰川經歷了4次積累期和3次融化期。最強烈的積累期為公元前1610-450年，也可分為兩個獨立的階段。另外兩個積累期分別為公元200-300年和1230-1900年，青藏高原中部冰川融化最顯著的時期為近100年。另外兩個融化期分別為公元前300年-公元200年和公元300-1230年。通過對晚全新世以來青藏高原中部與青藏高原各地區或北極圈冰川和氣候變化的比較，發現青藏高原各地區氣候變化并不完全一致。與青藏高原其他地區相比，氣候事件（如小冰期）在青藏高原中部不顯著。晚全新世以來唐古拉冰川的變化與北半球高緯度地區的氣候變化（如北大西洋濤動）密切相關。

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