Náttúrufræðingurinn - 2012, Qupperneq 138

Náttúrufræðingurinn
138
veðurfar á Eem-hlýskeiðinu út frá
kjarnanum. Í neðstu 110 m kjarn-
ans eru árlög verulega röskuð, en
sennilega er þar að finna ís frá fyrra
jökulskeiði eða ís sem er eldri en
130.000 ára.
Mæliaðferðir
Samsætur og gagnsemi þeirra
sem hitamælar
Vatn, og þar með ís, er gert úr frum-
efnunum vetni og súrefni. Lang-
algengasti atómmassi súrefnis er 16
(99,78%) en jafnframt er til örlítið
af súrefni með atómmassann 17 og
18. Eins getur vetni verið misþungt.
Langalgengasta atómþyngd vetnis
er 1, en þyngra vetni er einnig til,
bæði tvívetni með atómmassann
2 og þrívetni með atómmassann 3.
Hinir mismunandi þyngdarflokkar
sama frumefnis nefnast samsætur
(e. isotopes). Mælingar á súrefnis- og
vetnissamsætum eru gerðar í tæki
sem heitir massagreinir. Hlutfallið
(Rsýni) milli 18O og 16O (2H (D) og
1H í tilviki vetnis) er mælt. Þar sem
R-gildin eru mjög lítil og breytileiki
milli sýna einnig eru niðurstöður
venjulegast gefnar upp sem frávik
frá staðli (Rstaðall) í prómillum. Þetta
frávik frá staðli er nefnt d-gildi og
er skilgreint á eftirfarandi hátt:
dsýni=[(Rsýni-Rstaðall)/Rstaðall] *1000‰
Í jökulís heimskautanna ákvarð-
ast samsætugildin fyrst og fremst
af því hitastigi þar sem rakinn þétt-
ist í úrkomu. Sumarúrkoma er mun
þyngri (þ.e. inniheldur meira af
þungu samsætunni 18O) en vetrar-
úrkoma, og eftir því sem kaldara er
í veðri er þyngd úrkomu minni (þ.e.
minna er af þungu samsætunni 18O).
Rannsóknir sýndu að línulegt sam-
band ríkir milli meðalárshita og sam-
sætugilda meðalársúrkomu, eins og
sýnt er á 5. mynd.30 Á Grænlands-
jökli samsvarar 1‰ breyting í d-gildi
um 2,5°C hitabreytingu.9 Með því að
mæla samsætuhlutföll íssins má því,
með ákveðnum leiðréttingum segja
til um hitastigið á þeim tíma er snjór-
inn féll á jökulinn.10
Hægt er að reikna út sk. tvívetnis-
auka (e. deuterium excess) ef bæði súr-
efnis- og vetnissamsætur eru mældar,
en hann er skilgreindur sem:
d = dD-8*d18O
Rakastig á upprunastað úrkom-
unnar og vindhraði stjórna tvívetnis-
auka úrkomunnar. Þannig hefur
tvívetnisauki verið notaður til að
skilgreina upprunastað úrkomu sem
fellur á Grænlandsjökul.6
Flakklengd (e. diffusion length)
samsætna sem hitamælir
Óháð aðferð til að meta fornhitastig
út frá samsætumælingum á jökulís
byggist á sk. flakki eða sveimi (e. dif-
fusion) samsætna við hjarnmyndun í
efstu lögum íssins. Þar eiga sér stað
samsætuskipti í gufufasa í samliggj-
andi holrýmum í ísnum, þannig
að mismunur í samsætustyrk jafn-
ast út. Mismunur á útjöfnun sam-
sætuferla súrefnis-18 og tvívetnis
kemur fram í mismunandi flakk-
lengd (sveimlengd) samsætnanna
HD16O og H218O við skilin milli
hjarns og jökulíss efst í jöklinum,
en hún er einungis háð yfirborðs-
hitastigi þess tíma er snjórinn
féll á jökulinn. Flakklengdina má
meta með rófgreiningu (e. spectral
analysis) á nákvæmt mældum sam-
sætuferlum sem hafa mjög háa upp-
lausn.31 Þannig má meta fornhita-
stigið beint, án kvörðunar eða óná-
kvæmra leiðréttinga eins og fylgja
öðrum aðferðum við mat á forn-
hitastigi.
Niðurstöður
Veðurfar á síðasta jökulskeiði
Mælingar á súrefnissamsætum
djúpkjarna frá Grænlandi sýna að
veðurfar á síðasta jökulskeiði var
mjög óstöðugt og sveiflaðist á milli
fimbulkulda og tiltölulega milds
veðurfars. NGRIP-kjarninn sýnir að
25 sinnum hafi veðurfar á síðasta
jökulskeiði snögglega hlýnað og
síðan kólnað aftur, en mun hægar.
Hlýindakaflarnir, sem ýmist hafa
verið kallaðir „Dansgaard/Oeschger“
(D/O) sveiflur eða „Greenland inter-
stadials“ (GIS), vöruðu flestir í um
1.000–2.000 ár. Á 6. mynd er sýnt
hvernig þessar sveiflur koma fram
í Camp Century, Dye-3, GISP2, GRIP,
Renland og NGRIP-kjörnunum. Á
myndinni eru mildari skeiðin núm-
eruð til að auðvelda samanburð
milli kjarna.
Á 7. mynd er búið að umreikna
samsætuferil NGRIP-kjarnans yfir
í hitastig og samræma við mældan
hita í borholunni.32 Einnig er merkt
inn á myndina hitastig á yngra drýas
(-45°C) og á hámarki síðasta jökul-
skeiðs (-52°C), sem byggt er á flakk-
lengd samsætna við hjarn-/ísaskilin
út frá rófgreiningu á hundruðum
súrefnis- og vetnissamsætumælinga
yfir þessi tímabil. Mælingarnar voru
allar gerðar í massagreini Jarðvís-
indastofnunar Háskólans. Myndin
sýnir að flakkhitinn passar mjög vel
við það hitastig sem metið er út frá
samsætum og borholuhita (rauði
ferillinn). Ennfremur sést glöggt að
hitastig hefur sveiflast um 8–15°C á
síðasta jökulskeiði og að því lauk á
mjög skömmum tíma með um 12°C
hitastigshækkun.
Þessar miklu sveiflur í veðurfari á
síðasta jökulskeiði, og sérstaklega á
síðari hluta þess hafa verið skýrðar
með breytingum á hafstraumum33,34
og breytingum á lofthringrás,35 eins
5. mynd. Línulegt samband ríkir milli núver-
andi meðalárshita og meðalsamsætugilda í
ársúrkomu (aðlagað frá Dansgaard o.fl.30). –
A linear correlation between present mean
annual temperature and isotopic concentra-
tion in mean annual precipitation (modified
from Dansgaard et al.30).
-32 -30 -28 -26 -24 -22 -20 -18 -16
Hiti – Temperature (°C)
-26
-28
-30
-32
-34
-36

S
a
m
s
æ
tu
g
il
d
i d
1
8
O

–
is
ot
op
ic
c
on
ce
nt
ra
tio
n
(‰
)
Camp Century
GRIP
Dye-3