Picarro分析儀助力揭示青藏高原中部晚全新世冰川變化

冰芯采集地點(diǎn)：中央青藏高原唐古拉冰川，海拔5645米；

冰芯長度：190.3米；

采集時(shí)間：2004年；

區(qū)域氣候特征：該區(qū)域處于半干旱大陸性氣候和溫暖濕潤海洋性氣候的過渡區(qū)，受西風(fēng)、印度季風(fēng)和東亞季風(fēng)的共同影響。

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：中國科學(xué)院寒區(qū)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；

分析內(nèi)容：冰芯的密度、雪層厚度、空氣含量和污染層；

方法：在-20°C的冷室中手動觀察冰芯，拍攝每個(gè)冰芯樣品的數(shù)字圖像，并通過計(jì)算機(jī)人工觀察估算冰芯中空氣含量的總體特征。冰樣按50厘米間隔計(jì)算賦值，并轉(zhuǎn)換為空氣含量百分比。

分割與清洗：將冰芯縱向分為四部分，每部分按2厘米間隔切割，并清洗樣品表面；

進(jìn)行放射性β活性、不溶顆粒濃度、可溶性無機(jī)離子濃度檢測；使用L2130-i同位素和氣體濃度分析儀檢測冰芯的穩(wěn)定氧同位素比值。

氣泡提取方法：手動融化-再凍結(jié)法；

氣體檢測：使用MAT 253™同位素比質(zhì)譜儀檢測δ¹⁸O_bub，檢測精度約為0.1‰。每個(gè)氣體樣品連續(xù)檢測五次，取平均值作為最終檢測值。

表層冰芯年代測定：通過比較冰芯中δ¹⁸O、硫酸根離子濃度和不溶顆粒濃度的年變化特征，確定上部27.13米冰芯的年代范圍（1859-2004年）。

深層冰芯年代測定：使用冰川流動模型（GFM）和與已知年代的總太陽輻射（TSI）變化進(jìn)行比較的方法，確定深層冰芯的年代關(guān)系。

現(xiàn)代大氣氧同位素比值檢測：在青藏高原內(nèi)外的六個(gè)地點(diǎn)采集現(xiàn)代大氣樣品，檢測其δ¹⁸O_atm值，結(jié)果顯示全球現(xiàn)代大氣氧同位素比值無顯著差異。

δ¹⁸O_bub變化的解釋：通過分析δ¹⁸O_bub的正負(fù)變化，推斷冰川的積累和消融過程，并探討其與區(qū)域氣候條件的關(guān)系。

唐古拉冰川10 m冰芯層數(shù)定年結(jié)果

全新世晚期以來唐古拉冰芯δ¹⁸O_bub的變化結(jié)果

基于年層數(shù)法，對比冰芯中空氣含量的變化與太陽總強(qiáng)度，重建了冰芯年代學(xué)。結(jié)果表明，該冰芯的年齡跨度約為3600年。因?yàn)楸竞捅練馀葜g沒有明顯的年齡差異，冰芯年代學(xué)也可作為冰芯氣泡年代學(xué)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δ¹⁸O_bub影響因素的探討，作者發(fā)現(xiàn)唐古拉冰芯δ¹⁸O_bub的變化與冰川的積累或融化密切相關(guān)。暖期冰川有冰雪融水時(shí)，由于氣體與融水之間通過物理和化學(xué)過程進(jìn)行氧同位素交換，δ¹⁸O_bub值比自然大氣δ¹⁸O_atm值更偏負(fù)。在寒冷期，粒雪在冰川上積累，由于重力分餾作用，δ¹⁸O_bub值偏正。

唐古拉冰芯δ¹⁸O_bub的變化表明，在過去大約3600年，青藏高原中部冰川經(jīng)歷了4次積累期和3次融化期。強(qiáng)烈的積累期為公元前1610-450年，也可分為兩個(gè)獨(dú)立的階段。另外兩個(gè)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顯著的時(shí)期為近100年。另外兩個(gè)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(qū)或北極圈冰川和氣候變化的比較，發(fā)現(xiàn)青藏高原各地區(qū)氣候變化并不一致。與青藏高原其他地區(qū)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(qū)的氣候變化密切相關(guān)。