冰冻12000年，这片高山冰芯捕捉文明崛起
冰川保存着冰层叠叠的历史，为地球的过去提供了独特的见解，也可以帮助我们解读未来。 冰冻水中隐藏着灰尘、花粉甚至污染物的微小沉积物，科学家可以用它们来检查环境随时间的变化。 DRI 的冰芯实验室使用这种技术来突出古罗马的大气铅污染和经济动荡。 现在，他们的最新研究发现，法国阿尔卑斯山的一条冰川可以追溯到以前到最后一个冰河时代——该地区已知最古老的冰川冰。 这座冰川记录了西欧农业的发展和工业化的到来，它揭示了一个快速变化的时代。 这项新研究发表在6月号PNAS Nexus，检查了勃朗峰多姆杜古特（Dôme du Goûter）的40米长冰芯。 研究小组使用放射性碳测年技术发现，冰川提供了完整的气溶胶记录和气候的历史至少可以追溯到 12,000 年前。 气溶胶是空气中的小液滴和颗粒，如沙漠尘埃、海盐、火山喷发产生的硫磺、森林火灾产生的烟灰，以及人类活动产生的污染物和其他排放物。 冰川冰提供了过去大气气溶胶最详细的记录，这是欧洲地区第一个可以追溯到上次气候转变的冰芯记录。 气溶胶在区域气候中发挥着重要作用它们与云和太阳辐射的相互作用，以及冰记录提供的见解，可以帮助为过去和未来的准确气候建模提供信息。 “我们第一次拥有相当完整的阿尔卑斯山大气和降水化学记录，可以追溯到中石器时代，”该研究的合著者、DRI 冰芯实验室主任乔·麦康奈尔 （Joe McConnell） 说。 “这是一件大事，因为你有两个主要的气候状态——冰期和间冰期——在巨大的气候变化中获取大气降水化学记录，可以告诉您您预期的最极端的自然气溶胶浓度。 最重要的是，人类从人口非常少的狩猎采集者通过农业的发展、动物驯化、采矿等，然后人口的大幅增加和土地的开垦。 所有这些都发生在这个冰芯地点周围。 它涵盖了自然和人为的全方位变化，它就在欧洲的中心——西方文明的大部分发展都在那里。 冰川在阿尔卑斯山的位置很重要，因为它比在遥远的北极冰层中发现的冰川更完整地记录了欧洲当地的气候。 许多气溶胶在驱动地球气候方面发挥着重要作用，因此科学家们想知道过去空气中的来源和浓度是如何变化的。 “从冰川和冰盖中收集的冰芯可以提供这样的信息，但由于这些飞沫和颗粒在空气中只停留几天到一周，因此从靠近源头的冰川形成的记录通常是信息量最大的，“主要作者米歇尔·罗格朗说。 本研究中分析的冰芯于 1999 年由该研究的一些法国作者首次收集。 它在法国的冰箱中储存了 20 多年，然后麦康奈尔和他的团队将其带到了 DRI 位于内华达州里诺的冰芯实验室，在那里专门从事称为连续流动分析的设备和方法允许将其熔化并逐层冰层测量化学成分。 “确定冰层代表哪一年或哪一个时期可能具有挑战性，因此在这里我们使用了独特的辐射测量方法组合来确定冰中的年表，”合著者 Werner Aeschbach 说。 “我们松了一口气，发现即使在 20 世纪异常温暖的气候下，海拔 14,000 英尺的寒冷温度也高达勃朗峰山顶附近保存了冰川，因此冰记录尚未受到融化的影响，“合著者内森·切尔曼 （Nathan Chellman） 说。 冰芯底部冰的历史年龄，冰川深处约 40 米，令研究人员感到惊讶。 从距离 Col du Dome 不到 100 米的冰川中收集的另一个岩心被发现含有只有大约一个世纪历史的冰，尽管冰要深得多。 科学家们将此归因于在勃朗峰。 “令人兴奋的是，从欧洲阿尔卑斯山发现第一个冰芯，其中包含完整的气候记录，这种记录可以追溯到当前的一万年温暖时期，并进入上一个冰河时代截然不同的气候，”合著者苏珊娜·普伦克特 （Susanne Preunkert） 说，她是收集冰芯的野外团队的成员 1999 年。 对欧洲过去气候的洞察 独特而详细的冰记录显示温差约为 3 摄氏度在上一个冰河时代和当前全新世之间。 利用嵌入冰层的花粉记录，重建上一个冰河时代夏季气温的重建，整个西欧的气温下降了约 2 摄氏度，阿尔卑斯山的气温下降了约 3.5 摄氏度。 磷记录还向研究人员讲述了该地区过去 12,000 年来植被变化的故事。 在上一个冰河时代，冰中的磷浓度很低，急剧增加在全新世早期至中期，然后稳步下降到全新世晚期。 这与温暖气候下森林的蔓延，以及随着现代社会的扩散以及农业和工业的普及导致的土地开垦而减少是一致的。 海盐记录还帮助研究人员检查历史风型的变化。 冰芯揭示了上一个冰河时代海盐沉积率较高，这可能由西欧近海更强的西风引起的。 海盐气溶胶可以将太阳辐射散射回太空，并通过对云滴、大小和反照率的影响影响气候，使其成为区域气候的重要驱动因素。 冰记录讲述了一个更戏剧性的故事，讲述了气候变化期间尘埃气溶胶的变化。 尘埃通过吸收和散射入射的太阳辐射和出射的行星辐射，成为气候的重要驱动力，并通过充当云凝结核来影响云的形成和降水。 在上一个冰河时代，人们发现尘埃比全新世高出约 8 倍。 这与先前气候模型模拟的欧洲暖冷气候阶段之间尘埃气溶胶仅翻倍相矛盾。 这种差异可能是由于欧洲沉积的撒哈拉尘埃羽流增加，这仍然是该地区的主要尘埃来源。 冰芯记录与其他古气候记录表明，在寒冷的气候下，地中海的干旱条件更加干燥。 1999 年的探险队从勃朗峰肩部的 Dome du Goûter 收集冰芯。 图片来源：LGGE/OSUG、Bruno Jourdain 揭开更多埋藏在冰中的故事 这项研究只是勃朗峰冰记录故事的开始，因为研究人员计划继续分析它以寻找人类历史的指标。 揭开每个冰芯的第一步记录是使用同位素和放射性碳测年来确定每层冰的年龄。 现在，有了这些信息，科学家们可以更深入地了解它可以告诉我们过去的人类文明及其对环境的影响。 “现在我们可以开始从人类历史的角度解释我们所拥有的关于铅和砷以及其他类似事物的所有其他记录，”麦康奈尔说。 该信息还可用于帮助解释气溶胶影响气候并改进建模，以帮助我们了解当前和未来的气候变化。 “如果你真的要回过头来检查所有可能的气候状态，无论是过去还是未来，你需要一个能够捕捉真实气候变化的模型，”麦康奈尔说。 “这是一个值得称赞的目标，但要评估模型有多好，你必须能够将它们与观测结果进行比较，对吧？ 这就是冰芯的用武之地。