冰芯与气候环境变化(一)

　　冰冻圈记录研究是全球变化研究的重要手段，特别是冰芯记录研究具有信息量大、保真度好、分辨率高、时间尺度范围大等特点，在检测气候环境变化的研究中具有不可替代的作用。例如，轨道尺度气候变化规律、快速气候变化、古大气成分记录等都有赖于冰芯研究。

科考队员在北极冰川打冰钻

　 冰芯研究始于20世纪50年代初期，科学家发现粒雪层中氧同位素比率变化与雪层层位特征及气温季节变化具有很好的一致性。1954年美国科学家Bader首先提出在极地冰盖钻取连续冰芯以重建古气候环境的设想，并于1956年和1957年在格陵兰开展了深孔冰芯钻取计划。到目前已在两极冰盖及极区大冰帽的几十个地点钻取了中等深度(>200米)以上的冰芯，其中南极Vostok冰芯是目前在极区钻取的深度最深(3650米)，而欧洲9个国家共同钻取得Dome C冰芯年代跨度预计超过了90万年。

    20世纪70年代中期，开始探索开展中低纬度的山地冰芯研究。到目前，在中低纬度山地冰川钻取的冰芯超过百支，其中在青藏高原西昆仑山钻取的古里雅冰芯是迄今中低纬度所获得的长度最长(309米)、年代跨距最大(约76万年)的冰芯。长期以来，冰芯研究已经取得了丰硕成果。

　　1．证实了Milankovich循环。目前,南极Vostok冰芯重建了4个完整的冰期间冰期气候循环，Dome C冰芯重建了6个完整的冰期间冰期气候循环，发现该地区冰期间冰期的气温、温室气体(CH₄、CO₂)含量变化以及大气气溶胶含量变化等都存在地球轨道参数变化的周期，即具有明显的10万年、4万年和2.3～1.9万年的周期。

　　2．揭示了快速气候变化事件。格陵兰顶部所获得的两个深孔冰芯记录均表明在末次冰期内存在快速气候变化事件，即在短短的几十年内就可完成从冷到暖的转变，温度变幅达15℃。新仙女木事件是末次冰退期气候的快速转冷事件。格陵兰冰芯记录表明，这一时期的温度低于现今15 ℃左右，且其建立是极为迅速的,仅在5～20年的时间内就完成了。

　　3．恢复了古大气中温室气体含量变化。目前古气候研究中，冰芯是所有介质中唯一可以提取过去大气成分含量变化完整信息的介质，通过冰芯气泡中气体成分的恢复，可以研究古大气成分及其变化。如南极Vostok冰芯记录恢复了过去42万年以来的大气中温室气体（CO₂ 和CH₄）含量的变化，发现在过去的42万年以来，大气中温室气体CO₂的含量基本在180微克~280微克波动，CH₄含量在350ppb~800ppb波动。而工业革命以来，大气中CO₂和CH₄含量迅速增加，目前分别达到近385微克和1800ppb，为83万年以来最大值，为近百年来全球增暖主要是由于人类活动影响提供了证据。

气象知识2007年第2期