Nowa analiza rdzeni lodowych pokazuje historyczne zmiany klimatu w nowym świetle
Rdzeń lodowy wywiercony z płaskowyżu Antarktydy Wschodniej — dużej pokrywy lodowej na południe od Australii — obejmuje nieprzerwanie okres 800 000 lat. Naukowcy wykorzystują go do badania dużych zmian glacjalnych i interglacjalnych w czasie, które wskazują na zmiany temperatury i klimatu. „Co 40 000–100 000 lat następuje jedna z tych dużych zmian klimatycznych” — wyjaśnia koordynatorka projektu ICORDA(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (strona w języku francuskim) Amaëlle Landais Israël, dyrektorka ds. badań w Laboratorium Nauk o Klimacie i Środowisku(odnośnik otworzy się w nowym oknie) Narodowego Centrum Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (CNRS) we Francji. Projekt ICORDA został sfinansowany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Jeszcze pięć lat temu nie wiedzieliśmy, czy Antarktyda Wschodnia się ociepla. Teraz wydaje się, że tak, ale trudno jest przewidzieć, jakie są istotne ramy czasowe dla zmian klimatu na Antarktydzie i jak powiązać je z globalnymi zmianami klimatu i środowiska. W tym celu wykorzystujemy rdzenie lodowe” — mówi.
Analiza pęcherzyków powietrza uwięzionych w rdzeniu lodowym
Rdzenie lodowe zawierają uwięzione pęcherzyki powietrza, które tworzą się około 100 metrów pod powierzchnią, zachowując dawne warunki atmosferyczne. Naukowcy mierzą różne pośrednie wskaźniki lub znaczniki w pęcherzykach, takie jak stężenie i skład izotopowy cząsteczek tlenu (O2), aby datować przeszłe warunki klimatyczne na Antarktydzie, a także zmiany w wyższych szerokościach geograficznych i na całym świecie. Blisko powierzchni śnieg jest porowaty, dzięki czemu przepuszcza powietrze. Głębiej — ulega kompresji, ubija się i więzi powietrze w pęcherzykach. Jak dodaje Landais: „Ważne jest, aby zrozumieć, jak dochodzi do uwięzienia powietrza i jak ten proces wpływ na cząsteczki uznawane za znaczniki klimatu, które możemy mierzyć i analizować”.
Poprawa informacji o chronologii rdzeni lodowych
Ponad 800 000 lat znalazło odzwierciedlenie w rdzeniu lodowym wydobytym w ramach wcześniejszego projektu EPICA finansowanego ze środków UE. Jak zauważa badaczka: „Wiedzieliśmy w przybliżeniu, kiedy nastąpiły duże zmiany klimatyczne, ale w różnych punktach występowała niepewność rzędu 6000–10 000 lat". „Udało nam się skutecznie zmniejszyć tę niepewność w chronologii” — mówi, opisując to jako jedno z głównych osiągnięć projektu ICORDA. Zespół zwiększył również rozdzielczość pomiarów z co 1000 lat do co 100–500 lat. Pozwoliło to na bardziej szczegółowe zrozumienie sekwencji zmian i umożliwiło zespołowi ustalenie, czy temperatury wzrastały przed czy po wzrostach stężeniu dwutlenku węgla. „Teraz wiemy, że zwykle temperatura na Antarktydzie zaczyna rosnąć bardzo wcześnie, a następnie jednocześnie ze stężeniem CO2” — zauważa Landais. „Temperatura na Antarktydzie najpierw osiąga swoje maksimum, a następnie, kilka wieków lub tysiącleci później, występuje maksimum temperatury na niższych [globalnych] szerokościach geograficznych”. W projekcie wykorzystano model systemu ziemskiego do przeprowadzenia symulacji w bardzo długich okresach czasu wynoszących ponad 100 000 lat. „Model łączy pomiary z eksperymentów laboratoryjnych z pomiarami pęcherzyków w rdzeniu lodowym” — wyjaśnia. „Zmiany w znacznikach w pęcherzykach lodu mogą odzwierciedlać globalny strumień fotosyntezy [roślin] i opadów na niskich szerokościach geograficznych”.
Powrót w czasie o 1,5 miliona lat
W styczniu 2025 r., w ramach finansowanego ze środków UE projektu Beyond EPICA Oldest Ice Core, na Antarktydzie Wschodniej wydobyto za pomocą wiercenia rdzeń lodowy, który sięga jeszcze dalej wstecz — aż 1,5 miliona lat. „Nasz zestaw narzędzi zostanie wykorzystany również w tym przypadku” — zauważa Landais.
Prace nad metodami wykorzystania mniejszych próbek lodu
Badaczka wskazuje nowe metody opracowane przez zespół pozwalające na zmniejszenie próbek lodu z prawie 1 kg do około 80 gramów w przypadku niektórych pomiarów. Ma to również kluczowe znaczenie dla rdzenia lodowego z projektu Beyond EPICA. Dokonano tego poprzez pomiary izotopowe nie tylko rzadko występujących śladów czystego argonu w próbce lodu, co jest typową metodą, ale także kombinacji argonu i azotu, który występuje w powietrzu w dużych ilościach. „Kiedy używamy obu [argonu i azotu], uzyskujemy takie same wyniki naukowe, co oznacza, że możemy zużywać znacznie mniej lodu” — wyjaśnia Landais, dodając: „A każda próbka lodu jest cenna”.
