新方法可更准确地分析旧冰

冰芯是一个独特的气候档案。多亏了伯尔尼大学和Empa的研究人员开发的一种新方法，可以更准确地测量1万年前冰中的温室气体浓度。伯尔尼大学参与的欧盟项目“超越EPICA”旨在恢复南极洲的这种旧冰。

寻找地球上最古老的冰已经向前迈出了重要的一步。包括伯尔尼大学在内的欧洲财团“超越EPICA-最古老的冰”项目于808月底完成了第二个野外季节。钻探深度达到1米。该项目的目标是回顾5万年前，并获得有关温度发展、大气成分和碳循环的数据。

南极冰盖必须达到约2700米的深度，并恢复冰芯。如果一切按计划进行，2025 年应该会出现这种情况。只有这样，才能对这个核心中最古老的冰进行复杂的分析，目前正在开发新的方法。

伯尔尼大学在新分析技术的发展中发挥着至关重要的作用。由实验气候物理学教授、Oeschger气候变化研究中心成员Hubertus Fischer领导的团队与Empa合作，成功地开发了一种新技术，以共同测量温室气体二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和一氧化二氮(N2O)以及CO的碳同位素组成2.

为此所需的冰样厚度只有一厘米，非常小，但在测量中可以实现最高的精度。

“这些都是重要的先决条件，”Hubertus Fischer解释说，“从Beyond EPICA最古老的冰中获得高精度，高分辨率的记录。在这片1万年前的冰层中，5.15万到000万年的气候历史被压缩成一米的冰芯，这对冰芯分析提出了全新的要求。冰芯是一个极其重要的气候档案，因为只有它们含有过去的空气才能直接测量过去的温室气体浓度。

完美回收珍贵的冰样品

新方法刚刚发表在《大气测量技术》杂志上。伯尔尼集团与Empa研究人员密切合作，进行技术开发。由Empa“空气污染物/环境技术”部门负责人Lukas Emmenegger领导的团队开发了一种新型激光光谱仪，可以测量仅1.5毫升空气样本上的温室气体。

“在如此小的样品中实现如此高精度在很长一段时间内是难以想象的。我们感到自豪的是，这使得研究有价值的冰芯成为可能，“Emmenegger说。反过来，在伯尔尼大学，设计和建造了新的升华提取系统，该系统可以连续获得如此小的空气样本，而不会受到冰芯的污染。

Hubertus Fischer说，由于这项开创性的工作，将有可能在这种古老的冰中进行必要的精度和时间分辨率的温室气体测量。

使用伯尔尼开发的升华技术，冰芯样品可以从固态缓慢地从顶部到底部转变为气态。通过在连续升华过程中将空气冻结在-258°C，以厘米分辨率收集单个样品。这种技术确保了百分之百的提取效率。

该方法的另一个优点是：从冰样品中提取的空气在激光光谱仪的测量过程中不会丢失，而是可用于之后的进一步分析。Hubertus Fischer谈到“完美回收”，并说：“对于普通的冰芯来说，我们必须投入大量分析工作是绝对不合理的。不过，这是针对1万年前的冰，因为旧冰的数量非常有限。

极端气候条件下的钻井活动

Hubertus Fischer是Beyond EPICA——最古老的冰项目的主要参与者之一。对超越EPICA冰芯的分析应该有助于更好地了解温暖时期和冰河时代之间的交替。大约一百万年前，这种来回发生了巨大的变化——正如对海洋沉积物的研究所表明的那样。

在大约900万年前，冰河时代和温暖阶段每000万年交替一次，之后每40万年才交替出现一次。为什么会发生这种变化是一个谜，但气候研究人员怀疑温室气体等发挥了至关重要的作用。这一假设现在将由南极洲的冰芯钻探来研究，其历史几乎是迄今为止分析的最古老的南极冰芯的两倍。

在刚刚结束的项目第二个钻井季节，国际团队在极端条件下工作了两个月。出现了不可预见的挫折，例如钻井系统的维修和恶劣天气条件造成的延误。钻探在16小时的运行中分两班进行。Little Dome C钻探场距离法国-意大利康科迪亚研究站34公里。在这个探险基站，伯尔尼的两名研究人员Markus Grimmer和Florian Krauss的任务是使用伯尔尼大学开发的特殊锯将冰芯切割成可运输的碎片。

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