应用案例

Picarro L2130-i（稳定水同位素和积雪对威德尔海板块大规模大气环流变化的影响）

发表时间：2024-04-17

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研究背景

Research Background

为了了解南极洲威德尔海区（WSS）莫勒冰流（MIS）盆地上游地区的稳定同位素和积雪累积时间序列，并调查该地区最浅的冰盖层中储存了多少气候信号（21世纪），将同位素（δ¹⁸O、δD和D-excess）和两个浅冰芯（均为⁓9m深）的积雪积累数据与冰川学信息、当地和区域气象数据（ERA5和AWS）、大规模大气指数（如SAM和ENSO）和阿蒙森低压（ASL）进行了交叉研究。其中同位素记录约16年（1999年至2015年），积雪数据记录约20年（1999至2018年）。我们对年平均稳定同位素组成时间序列，以评估其气候意义。此外我们还综合了因风和高温驱动形成的沉积后造成积雪不同梯度对同位素组成的影响，以及地形对同位素组成和累积记录的影响。这项研究有助于了解WSS内陆地区的稳定水同位素组成和积雪积累记录。

一些研究表明，同位素比率可能因降水季节性和间歇性以及极端降水事件而有所偏差。南极环境是地球气候系统的一个关键区域，因为它不断与其他陆地成分交换水和能量，接收来自世界各地的一系列气溶胶，并整合碳生物地球化学循环。由于其在气候系统中的作用，了解不同空间和时间尺度上的南极气候变化对于减少全球、半球和区域尺度上长期气候预测的不确定性以及更好地预测南极冰冻圈的未来至关重要。

研究方法

Research Methodology

研究区域

位于MIS流域集水区（北纬84°，西经79°30'W；海拔1276 m），靠近基础冰流盆地（FIS盆地）边界，距离南极约650 km。该盆地位于Ronne海湾地区——这些水从冰川和冰流排出，流入菲尔什内尔-罗尼冰架。

*采样点位详细信息：位置、钻孔日期、周期、岩冰芯的覆盖和深度、本工作中使用的样品数量、样品分辨率、平均密度和10℃时的钻孔温度。

样品采集（冰芯和冰川雪）

冰芯取自Criosfera 1 AWS以东约70m处（南83°59'59.1''，西79°29'19.3''），采用快速机电轻型190取芯系统，该系统在无需挖沟的情况下进行单孔钻孔。在实验室天平秤（Ohaus®；精度：0.01g）上称量两块冰芯，然后使用岩芯直径、长度和重量测量值确定密度。

样品分析

*每个冰芯（TT01和CR1）分析中应用的技术和分析的化学参数

稳定水同位素分析使用两台Picarro L2130-i进行测量，一台与Combi PAL自动采样器（CTC Analytics AG，瑞士）联用，另一个与Picarro自动采样器联用。根据以下公式，所有氢和氧同位素比率结果均表示为δ-符号，即样品同位素比率（R=D/H或¹⁸O/¹⁶O）相对于V-SMOW（维也纳标准平均海水）参考标准比率的每千分之一（&permil;）偏差：

为了校正记忆效应和仪器漂移，每个样本测试八针，忽略前五次结果，取最后三针的平均值。最后，使用三个二级水实验室标准构建的线性回归曲线对平均原始稳定同位素比率数据集进行校准。d-excess：d=δd–8×δ¹⁸O。δD和δ¹⁸O的测量精度优于0.9&permil;和0.2&permil;。这导致d-excess的误差约为1.7&permil;。

*Criosfera 1现场采集的每个冰芯的同位素含量（δ¹⁸O、δD和D-excess）的平均值（和标准偏差）、最小值和最大值。

*（a）TT01冰芯和（b）CR1冰芯的稳定水同位素（δ¹⁸O、δD和d-excess）、密度和地层剖面。所有同位素时间序列通过运行平均值每3个点平滑一次。

研究结论

Research Conclusions

结果表明，稳定水同位素比率和积雪积累都受到MIS盆地内陆大尺度气候变化模式（SAM、ENSO和可能的PSA）和天气尺度事件（EPE和SWE）的强烈影响。此外，同位素测试结果提供了很多有价值的信息，可以帮助了解WSS流域尺度上的质量平衡，由于更湿和更暖的气团入侵而导致的EPE增加，这也导致积雪累积的主要驱动因素发生变化。对其他冰芯地区的堆积重建的解释具有重要意义。

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产品经理：陆翟亚 james@cen-sun.com

技术总监：陈晓峰 chxf@cen-sun.com