O17 – Undersøgelse af iskernedata

Iskerner og fortidens klima

Nedenfor skal vi se nærmere på, hvorledes iskerner kan fortælles os om det forhistoriske klima. Vi vil herunder arbejde med virkelige data fra en iskerne boret på Antarktika. Som altid er det væsentligt, at I tager notater undervejs i jeres arbejde. Husk, at I kan indsætte skærmbilleder vha. "Print Screen".

Introduktion

Sne som falder i de polare områder (fx Grønland og Antarktis) kan bevares som årlige lag i iskapperne hvis ikke de ødelægges af isens bevægelse. Disse årlige lag udgør et klimarkiv som kan gå næsten en million år tilbage i tiden!

Flere forskelllige klimaindikatorer kan måles i kerner fra isen:

Mængden af støv i de årlige lag kan fortælle om forholdene på det tidspunkt det blæste op på isen. Det kan være i form af vulkansk materiale, biologisk materiale, havsalt, materiale produceret ved kosmisk stråling i atmosfæren.
Isen indeholder bobler med luft som er blevet fanget i forbindelse med sneens omdannelse til is (se figur til venstre). Efterhånden som stadig mere sne falder på overfladen trykkes det underliggende sne sammen og bliver til sidst til is. Gennem studier af disse luftbobler er det muligt at bestemme indholdet af fx CO₂ og metan CH₄ i den forhistoriske atmosfære.

Koncentrationen af isotoper i vand og især koncentrationen af den tunge ilt-isotop ¹⁸O, i forhold til den lettere ¹⁶O indikerer temperaturen da sneen faldt. Tilsvarende er det muligt at bruge isotopen ²H (deuterium) i forhold til den lettere ¹H. Det viser sig nemlig, at koncentrationen af de tunge isotoper i isen (hhv. ²H  og ¹⁸O)  er lavere i kolde perioder i forhold til varme perioder – se evt. Geografihåndbogen side 214–216).

Omdannelse af sne til is.

Bemærk hvorledes luftbobler fanges i isen.

Vostok iskernen

Vostok iskernen blev boret i den østlige del af Antarktika ved den russiske base Vostok, som ligger på det antarktiske iskjold i en højde af 3.488 m. Kernen har en længde på 2.083 m og er blevet analyseret med hensyn til isotopisk indhold af 2H, støv, metan og CO₂. Vostok iskernen går 160.000 år tilbage. I øvelse 3 skal I arbejde med den anden iskerne fra Antarktisk, som for nyligt er blevet offentliggjort og går mere end 700.000 år tilbage. I skal dog først arbejde med Vostok iskernen.

Øvelse 1: delta D (søjle 3) som en indikator for temperatur:

Start med at downloade data fra Vostok her.

Du skal beregne temperaturen baseret på indholdet af isotopen Deuterium, som er en tungere variant af hydrogen. Indsæt en blank kolonne i tabellen til højre for delta-deuterium søjlen (δD). Isotop-forhold bruges til at bestemme temperaturen. Ved at benytte nedenstående formel skal i omsætte isotopforholdet (δD) i Vostok til temperatur:

Temperatur (grader celcius) = -55,5 + (δD + 440) / 6

Husk at gemme!

Plot nu din beregnede teperaturer som funktion af tiden "ice-age". Diskuter hvad I kan se, og hvor pålideligt I tror resultatet er. Hvornår finder vi den maksimale temperatur? Hvornår sluttede den seneste istid?

Hvordan passer kurven med den nuværende temperatur i Vostok? – www.worldclimate.com/ 

Øvelse 2: Sammenhæng mellem CO₂ og temperatur?

Plot nu CO₂ som funktion af "gas-alder". Hvor godt stemmer kurven overens med den for temperatur?

En effektiv måde at undersøge dette nærmere er ved at plotte CO₂ som en funktion af temperatur. Altså temperatur på x–aksen og CO₂på y–aksen. Tilføj en tendenslinie og vis R² værdien. Baseret på dette, vurdér om det er rimeligt at påstå en sammenhæng mellem temperatur og CO² ?

Øvelse 3: Plot temperaturen de seneste næsten 800.000 år!

Åben nu data fra Dome C (Antarktis) iskerneboringen her.

Efter samme princip som øvelse 1 skal I nu plotte temperaturen for Dome C. Kommenter forløbet i temperatur. Hvad kan man se?

Svar på følgende spørgsmål:

• Hvornår sluttede sidste istid?
• Svinger temperaturerne på Antarktis og Grønland i takt?
• Svinger temperaturkurven og CO₂ på Antarktis i takt?

Introduktion

Sne som falder i de polare områder (fx Grønland og Antarktis) kan bevares som årlige lag i iskapperne hvis ikke de ødelægges af isens bevægelse. Disse årlige lag udgør et klimarkiv som kan gå næsten en million år tilbage i tiden!

Flere forskelllige klimaindikatorer kan måles i kerner fra isen:

Mængden af støv i de årlige lag kan fortælle om forholdene på det tidspunkt det blæste op på isen. Det kan være i form af vulkansk materiale, biologisk materiale, havsalt, materiale produceret ved kosmisk stråling i atmosfæren.
Isen indeholder bobler med luft som er blevet fanget i forbindelse med sneens omdannelse til is (se figur til venstre). Efterhånden som stadig mere sne falder på overfladen trykkes det underliggende sne sammen og bliver til sidst til is. Gennem studier af disse luftbobler er det muligt at bestemme indholdet af fx CO₂ og metan CH₄ i den forhistoriske atmosfære.

Koncentrationen af isotoper i vand og især koncentrationen af den tunge ilt-isotop ¹⁸O, i forhold til den lettere ¹⁶ O indikerer temperaturen da sneen faldt. Tilsvarende er det muligt at bruge isotopen ² H (deuterium) i forhold til den lettere ¹ H. Det viser sig nemlig, at koncentrationen af de tunge isotoper i isen (hhv. ² H  og ¹⁸O)  er lavere i kolde perioder i forhold til varme perioder – se evt. Geografihåndbogen side 214–216).

Omdannelse af sne til is

Bemærk hvorledes luftbobler fanges i isen.

Vostok iskernen

Vostok iskernen blev boret i den østlige del af Antarktika ved den russiske base Vostok, som ligger på det antarktiske iskjold i en højde af 3.488 m. Kernen har en længde på 2.083 m og er blevet analyseret med hensyn til isotopisk indhold af ²H, støv, metan og CO₂. Vostok iskernen går 160.000 år tilbage. I øvelse 3 skal I arbejde med den anden iskerne fra Antarktisk, som for nyligt er blevet offentliggjort og går mere end 700.000 år tilbage. I skal dog først arbejde med Vostok iskernen.

Øvelse 1: delta D (søjle 3) som en indikator for temperatur:

Start med at downloade data fra Vostok her.

Du skal beregne temperaturen baseret på indholdet af isotopen Deuterium, som er en tungere variant af hydrogen. Indsæt en blank kolonne i tabellen til højre for delta-deuterium søjlen (δD). Isotop-forhold bruges til at bestemme temperaturen. Ved at benytte nedenstående formel skal i omsætte isotopforholdet (δD) i Vostok til temperatur:

Temperatur (grader celcius) = -55,5 + (δD + 440) / 6

Husk at gemme!

Plot nu din beregnede teperaturer som funktion af tiden "ice-age". Diskuter hvad I kan se, og hvor pålideligt I tror resultatet er. Hvornår finder vi den maksimale temperatur? Hvornår sluttede den seneste istid?

Hvordan passer kurven med den nuværende temperatur i Vostok? – www.worldclimate.com/

Øvelse 2: Sammenhæng mellem CO₂ og temperatur?

Plot nu CO₂ som funktion af "gas-alder". Hvor godt stemmer kurven overens med den for temperatur?

En effektiv måde at undersøge dette nærmere er ved at plotte CO₂ som en funktion af temperatur. Altså temperatur på x–aksen og CO₂ på y–aksen. Tilføj en tendenslinie og vis R² værdien. Baseret på dette, vurdér om det er rimeligt at påstå en sammenhæng mellem temperatur og CO₂?

Øvelse 3: Plot temperaturen de seneste næsten 800.000 år!

Åben nu data fra Dome C (Antarktis) iskerneboringen her.

Efter samme princip som øvelse 1 skal I nu plotte temperaturen for Dome C. Kommenter forløbet i temperatur. Hvad kan man se?

Svar på følgende spørgsmål

• Hvornår sluttede sidste istid?
• Svinger temperaturerne på Antarktis og Grønland i takt? Svinger temperaturkurven og CO₂ på Antarktis i takt?