Naturvidenskab for alle - iskerner - vindue til fortidens klima

  • View
    223

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

FOR ALLE – VINDUE TIL FORTIDENS KLIMA 2. Å RGANG 1 N R. 3 / 2008 Forskere herfra har i mere end 40 år udgjort en af verdens ledende forsk- ningsgrupper inden for boring og analyse af iskerner. Centerets hjemmeside går mere i dybden med mange af de emner, der præsenteres i dette hæfte. Center for Is og Klima er et grundforsknings- center ved Niels Bohr In- stitutet på Københavns Universitet. Besøg www.isogklima.dk Indholdet på ISARKIV er opdelt i en lille boks i marginen.

Text of Naturvidenskab for alle - iskerner - vindue til fortidens klima

  • 1Gennem ere hundrede tusinde r er snelag efter snelag faldet p de store iskapper p Grnland og Antarktis. La-gene smelter ikke, men skubbes ned i iskappen, mens de gradvist bliver tyndere. Sneens sammenstning samt uren-heder og luftbobler i isen indeholder oplysninger om klimaet, og forskere borer derfor gennem iskapperne for at skaffe isprver, der kan give oplysninger om fortidens klimaudvik-ling og hjlpe os med at forst, hvordan klimaet vil udvikle sig i fremtiden.

    I S K E R N E R VINDUE TIL FORTIDENS KLIMA

    2.

    R

    GA

    NG

    N

    R. 3

    / 2

    008

    NATURVIDENSKAB FOR ALLE

  • 2ISARKIV www.isarkiv.dk er et net-sted om iskerne og klimaforskning, der i indhold og fagligt niveau passer godt sammen med materialet i dette hfte.

    Indholdet p ISARKIV er opdelt i

    2 Cases, der er lange, strukture-rede forlb. Case 1 handler om datering, dvs. hvordan man kan bestemme alde-ren af lagene i iskernen og dermed nde ud af, hvordan klimaet var i en given tidsperiode. Case 2 leder dig igennem et halvt rhundredes historie om iskerne-forskningen, og fortller hvordan isker-nerne gradvist har get vores viden om fortidens klima.

    Temaer, der omhandler enkeltemner struktureret i selvstndige og af-rundede forlb. Et af temaerne omhand-ler fx istidernes kommen og gen.

    Inforummet, der er et slags mini-leksikon med korte forklaringer og hen-visninger til andre kilder.

    Ls mere hos

    Center for Is og Klima er et grundforsknings-center ved Niels Bohr In-stitutet p Kbenhavns Universitet.

    Forskere herfra har i mere end 40 r udgjort en af verdens ledende forsk-ningsgrupper inden for boring og analyse af iskerner.

    Centerets hjemmeside gr mere i dybden med mange af de emner, der prsenteres i dette hfte.

    I de tilflde, hvor emnerne i dette hfte er uddybet p ISARKIV eller illustreret med animationer eller interaktive model-ler, er det markeret med

    en lille boks i marginen.

    ISARKIV er bent for alle med eller uden login. Hvis du logger ind, husker ISARKIV hvor du er kommet til, s du kan fortstte senere, evt. fra en anden computer. Den eneste tekniske forud-stning er en computer med netadgang, en browser med Flashafspiller instal-leret, og en skrmoplsning p mindst 1024 768 pixel. Hjttalere er en fordel, men ikke et krav.

    ISARKIV er udviklet i et samarbejde mellem Dansk Polarcenter (under Forsk-nings og Innovationsstyrelsen) og Cen-ter for Is og Klima ved Niels Bohr Insti-tutet p Kbenhavns Universitet.

    ISARKIV et netsted, der supplerer dette hfte

    Der er ogs mulighed for at stille sprgsml om is og klimarelaterede emner.

    Besg www.isogklima.dk

  • 3At menneskeheden kan have afgrende ind ydelse p Jordens klima, er en erkendelse, der har fet fodfste i lbet af de sidste rtier. I samme periode er forskere over hele verden for alvor begyndt at indsamle vejr og klimadata fra alle dele af Jorden. Disse data har vret til stor hjlp for forstelsen af nutidens klima, men de rkker ofte kun rtier eller f rhundreder tilbage i ti-den og stammer fra vores nuvrende ret stabile klima-periode, hvor menneskehedens pvirkning af klimaet gradvist er vokset. Studier af iskerner har ikke den samme begrnsning iskerner, hentet fra de kilometer-tykke iskapper p Grnland og Antarktis, indeholder in-formation om klimaet ere hundrede tusinder r tilbage i tiden, og gr det derfor muligt at studere Jordens va-riable klima gennem fortidens istider og mellemistider i perioder garanteret uden menneskelig ind ydelse.

    Ideen med at bruge iskerner som et arkiv over fortidens klima opstod i midten af 1960erne, da amerikanske in-genirtropper som de frste borede gennem en iskappe ved Camp Centurylejren i Nordvestgrnland. Iskernen, der var 1372 meter lang, indeholdt lag af nedbr fra de foregende rtusinder. Den blev ikke boret for at lave undersgelser at klimaet, men for at undersge egen-skaberne af isen i Indlandsisens indre.

    Den danske professor Willi Dansgaard havde allerede i 1950erne fet den id, at man ud fra mlinger af iso-topsammenstningen af gamle islag kunne bestemme fortidens temperaturer omkring Grnland. Willi Dans-gaard k lov til at prve sin metode p lagene i Camp Centuryiskernen, og kunne snart efter fremvise en de-taljeret kurve over de sidste 100.000 rs temperaturva-riationer. Siden da har metoderne til bde boring og ana-lyse af iskerner udviklet sig voldsomt, men grundlaget er stadig det samme: en kilometerlang cylinderformet stang bestende af rtusinders sne udbores fra en iskap-pe og aftvinges informationer om, hvordan klimaet har skiftet p bde kort og lang skala. I iskernerne kan vi nemlig bde se, hvordan bratte klimandringer tidligere er slet igennem p f r, og hvordan istider og mellem-istider har vekslet over rtusinder.

    Iskerner og klimandringerLr mereHistorien om de frste rtiers danske iskerne-forskning kan lses p

    isogklima.dk/nfa-historie

    ISARKIVcasen Klimaana-lyser fortller om den hi-storiske udvikling fra Camp Centuryboringen og frem til NEEMboreprojektet, der startede i 2007.

    Nordvestgrnland og placerin-gen af Camp Centurybasen, Thulebasen og andre lokalite-ter.

    Iskerneboreudstyret monteret ien ishule i Camp Centurylejren.

    Dette hfte beskriver hvordan iskerner bores, hvilke mlinger forskerne foretager p iskerner-ne, og nogle af de vigtigste kon-klusioner, forskerne har draget fra undersgelserne af iskerner fra bde Grnland og Antarktis. Og historien slutter ikke her: danske forskere er den dag i dag i front bde nr det glder udvikling af teknologi til boring af iskerner, og nr det glder om at afkode den klimahistorie, iskernerne gemmer p.

    Willi Dansgaard i gang med at pakke en iskerne.

    3

  • 4Temperaturen kommer aldrig over frysepunktet p de indre dele af Grnlands og Antark-tis iskapper, s sneen smelter aldrig. Ved iskanten mister is-kappen derimod meget mere is, end der tilfres som nedbr, men alligevel er iskappens form nogenlunde konstant. Dette skyldes at is yder, s isover-skuddet fra iskappens indre dele akku mulationszonen langsomt yder mod isranden hvor det brkker af som is-bjerge eller smelter vk ab-lationszonerne. De enkelte snelag dkkes af de efterflgende rs sne og omformes til is i lbet af nogle hundrede r. I cirka 80 meters dybde er sneen presset sam-men til is, der ikke kan sam-menpresses yderligere, men under trykket fra de overlig-gende ismasser yder isen, s de oprindelige lag bliver tyn-dere og yder mod isranden, hvor isen smelter eller brkker af som isbjerge.

    Nr forskere borer iskerner, er de interesserede i at f islag, der gr s langt tilbage i tiden som muligt og samtidig islag, der oprindeligt faldt som sne s tt p borestedet som muligt. Det er nemmere at fortolke

    De dynamiske iskapper

    resultaterne, hvis alle lagene i iskernen er dannet p cirka samme geogra ske sted. Af denne grund er det bedst at bore iskerner p midten af is-kappen, nr den linje der mar-kerer grnsen mellem de dele, der yder mod henholdsvis hjre og venstre p tegningen. Denne linje hedder isdeleren og opdeler iskappen i omrder, der drner i hvert sit havom-rde. Kortet viser isdelerne p Grnlands Indlandsis. Da isen er tykkest midt p Grnland, er der her ogs ere islag, s de bedste boresteder ligger langs den centrale isdeler.

    Den is, der har ydt fra midten af isen og kommer ud tttest p isranden, har vret lnge undervejs, og er derfor me-get gammel (A p guren). Nr man bevger sig ind over isranden mod B, bliver isen

    yngre. Dette kan observeres direkte srlige steder langs randen af Indlandsisen, fx p billedet til venstre af isranden i Nordstgrnland, ca. 80N. Isens farveforskelle nr ran-den skyldes, at atmosfren var trrere og mere beskidt under istiden, og at der derfor er ere urenheder i istidsis end i is fra en mellemistid. Man kan p isens farveskift se, at istiden sluttede med en svingning, hvor det frst blev varmt (lys, ren is), s blev det koldt igen (mrk, beskidt is), fr vores nuvrende mellemistid star-tede. Farveskiftet lngere inde p isen skyldes i vrigt ikke klimaforskelle, men at der er smeltevand p over aden.

    Vand p over aden

    Mellemistid Kold periode Varm periode

    Istiden

    A

    B

    4

    50 40 30

    80

    76

    72

    68

    64

    60

  • 5En iskappe bestr af polykrystallinsk is, hvilket betyder at isen er opbygget af mange iskrystaller, der ligger tt sammen. I hver iskrystal ligger vandmolekylerne ordnet i sekskanter i lag, der kaldes basalplaner. Det er den re-gelmssige sekskantstruktur i basalplanerne, der er rsag til at iskrystaller i snefnug har seks arme.

    Billederne til hjre viser iskrystallens gitterstruktur. I basalplanet (set ovenfra p verste billede) er iltato-merne (sorte og bl kugler) bundet i sekskanter med hy-drogenbindinger. Vinklen mellem de to HO bindinger i hvert vandmolekyle er mindre end de 120, der er hjr-nevinklen i en plan sekskant, og et basalplan er derfor ikke helt adt, men bestr af to lidt forskudte lag (hhv. bl og sorte kugler). Lagene er forskudt knap 0,1 nm, mens afstanden mellem to basalplaner, der ligeledes hol-des sammen af hydrogenbindinger, er ca. 0,28 nm. Det nederste billede viser to basalplaner set fra siden.

    Krystallerne vokserI iskappens vre lag vokser iskrystallerne grad-vist ved at store krystaller opsuger mindre kry-staller. Dette modvirkes af isens deformation, der fr store krystaller til at bryde op i mindre krystaller. I iskappens vre lag i de omrder, hvor der ikke er smeltning, er krystallerne i millime-terstrrelsen, mens krystaller kan blive op til en meter store i de dybeste dele af den antarktiske is-kappe, hvor varme fra undergrunden gr krystal-vksten hurtigere. Isens indhold af urenheder har ogs indvirkning p krystalstrrelsen, da urenhe-derne forstyrrer den velordnede gitterstruktur. Nr isen deformeres i iskappens indre, glide