Picarro | 青藏高原中部冰芯气泡δ18O指示晚全新世冰川变化

在青藏高原的腹地，巍峨的唐古拉山脉伫立于世界之巅，其冰川如同大自然的年轮，默默记录着地球气候的每一次微妙变化。冰川之中，那些被冰封的气泡，就像是时间的容器，保存着过去气候的密码。

冰芯气泡，是冰川积累过程中空气被困于冰层之中形成的。它们不仅仅是简单的空气囊泡，而是携带着过去气候信息的宝贵资源。当雪花飘落并逐渐积累成冰时，其中的空气被封存，形成了气泡。这些气泡中的空气成分，包括温室气体如二氧化碳和甲烷，以及它们的浓度，都是反映当时大气成分的重要指标。

科学家们通过分析这些冰芯中的气泡，揭示了气候变化的历史，而冰芯中的δ¹⁸O值更是成为了解这一历史的关键线索。

青藏高原中部冰芯气泡δ¹⁸O指示晚全新世冰川变化
 

冰芯中的气泡是冰初形成时的地球大气，蕴含了关于过去的无穷讯息，是研究古大气环境最直接的方法，且已广泛用于区域或全球气候重建。极地和高山冰川冰芯中空气含量的变化除了与积雪速率和气温变化有关，主要与太阳辐射强度有关，已用于建立冰芯年代学。冰芯气泡的氧同位素比率（δ¹⁸Obub）可以指示气温高低的变化。然而，由于缺乏长期连续的数据记录，人们对其在山地冰川中的气候影响知之甚少。

基于此，在本文中，来自中国科学院青藏高原研究所的研究团队在青藏高原中部的唐古拉冰山（33°06'36.6' N，92°04'24.4' E）钻取了190.3 cm长的冰芯。通过描述和分析其物理特性（例如密度、积雪厚度、空气含量和污染层）、检测放射性核素-β活度、检测β粒子数并计算冰芯放射性强度、测量不溶性微粒浓度和可溶性无机离子浓度、测量冰芯δ¹⁸O值（利用Picarro L2130-i水同位素分析仪）以及δ¹⁸Obub值来调查δ¹⁸Obub的气候影响及其所包含的气候信息。

唐古拉冰川地理图

【结果】

唐古拉冰川10m冰芯层数定年结果
 

全新世晚期以来唐古拉冰芯δ¹⁸Obub的变化结果

【结论】

基于年层数法，对比冰芯中空气含量的变化与太阳总强度，重建了冰芯年代学。结果表明，该冰芯的年龄跨度约为3600年(公元前1610年至公元2004年)。因为冰芯和冰芯气泡之间没有明显的年龄差异，冰芯年代学也可作为冰芯气泡年代学来讨论其千年变化。通过对唐古拉冰川表面成冰过程的分析和冰芯δ¹⁸Obub影响因素的探讨，作者发现唐古拉冰芯δ¹⁸Obub的变化与冰川的积累或融化密切相关。暖期冰川有冰雪融水时，由于气体与融水之间通过物理和化学过程进行氧同位素交换，δ¹⁸Obub值比自然大气δ¹⁸Oatm值更偏负。在寒冷期，粒雪在冰川上积累，由于重力分馏作用，δ¹⁸Obub值偏正。唐古拉冰芯δ¹⁸Obub的变化表明，在过去大约3600年，青藏高原中部冰川经历了4次积累期和3次融化期。强烈的积累期为公元前1610-450年，也可分为两个独立的阶段。另外两个积累期分别为公元200-300年和1230-1900年，青藏高原中部冰川融化显著的时期为近100年。另外两个融化期分别为公元前300年-公元200年和公元300-1230年。通过对晚全新世以来青藏高原中部与青藏高原各地区或北极圈冰川和气候变化的比较，发现青藏高原各地区气候变化并不完quan一致。与青藏高原其他地区相比，气候事件（如小冰期）在青藏高原中部不显著。晚全新世以来唐古拉冰川的变化与北半球高纬度地区的气候变化（如北大西洋涛动）密切相关。