Phương pháp cải tiến để mô hình hóa phân bố không gian của δD trong lớp tuyết bề mặt trên tấm băng Nam Cực

Chinese Geographical Science - Tập 19 - Trang 120-125 - 2009
Yetang Wang1, Shugui Hou1, Bjorn Grigholm2, Linlin Song1
1State Key Laboratory of Cryospheric Science, Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou, China
2Climate Change Institute, University of Maine, Orono, USA

Tóm tắt

Sử dụng dữ liệu tổng hợp gần đây về thành phần đồng vị của lớp tuyết bề mặt trên tấm băng Nam Cực, chúng tôi đã đề xuất một phương pháp nội suy cải tiến cho δD, sử dụng các yếu tố địa lý (tức là, vĩ độ và độ cao) làm các biến dự đoán chính và kết hợp kỹ thuật trọng số khoảng cách nghịch đảo (IDW). Phương pháp này được áp dụng cho một mô hình độ cao số độ phân giải cao (DEM) để tạo ra một bản đồ lưới của các giá trị δD trung bình đa năm với độ phân giải không gian 1km cho Nam Cực. Độ lệch tuyệt đối trung bình giữa dữ liệu quan sát và dữ liệu ước tính trong bản đồ khoảng 5.4‰, và độ lệch chuẩn là 9‰. Mẫu δD thu được tương tự như những đặc điểm đã biết, chẳng hạn như sự giảm thiểu của các đồng vị nặng khi tăng vĩ độ và khoảng cách từ đường bờ biển, nhưng cũng tiết lộ những ảnh hưởng địa hình phức tạp.

Từ khóa

#δD #đồng vị #nội suy #kỹ thuật trọng số khoảng cách nghịch đảo #Nam Cực

Tài liệu tham khảo

Bowen G J, Revenaugh J, 2003. Interpolating the isotopic composition of modern meteoric precipitation. Water Resources Research, 39(10): 1299. DOI: 10D1029/2003 WR002086. Bowen G J, Wilkinson B H, 2002. Spatial distribution of δ18O in meteoric precipitation. Geology, 30(4): 315–318. Ciais P, Jouzel J, 1994. Deuterium and oxygen 18 in precipitation: Isotopic model, including mixed cloud processes. Journal of Geophysical Research, 99(D8): 16793–16803. Cuffey K M, Clow G D, Alley R B et al., 1995. Large Arctic temperature change at the Wisconsin-Holocene glacial transition. Science, 270: 455–458. Dansgaard W, 1964. Stable isotopes in precipitation. Tellus, 16: 436–468. Ekaykin A A, Lipenkov V Y, Barkov N I et al., 2002. Spatial and temporal variability in isotope composition of recent snow in the vicinity of Vostok Station: implications for ice-core record interpretation. Annals of Glaciology, 35: 181–186. EPICA (European Project of Ice Cores in Antarctica) Community Members, 2004. Eight glacial cycles from an Antarctic ice core. Nature, 429(6992): 623–628. Graf W, Oerter, Reinwarth H O et al., 2002. Stable isotope records from Dronning Maud Land, Antarctica. Annals of Glaciology, 35: 195–201. Fisher D A, 1991. Remarks on the deuterium excess in precipitation in cold regions. Tellus (Series B), 43: 401–407. GRIP (Greenland Ice-core Project) Members, 1993. Climate instability during the last interglacial period recorded in the GRIP ice core. Nature, 364(6434): 203–207. Helsen M M, van de Wal R S W, van den Broeke M R, 2007. The isotopic composition of present-day Antarctic snow in a Lagrangian atmospheric simulation. Journal of Climate, 20:739–756. Johnsen S J, Dahl-Jensen D, Dansgaard W et al., 1995. Greenland palaeotemperatures derived from GRIP bore hole temperature and ice core isotope profiles. Tellus (Series B), 47: 624–629. Jouzel J, Alley R B, Cuffey C M et al., 1997. Validity of the temperature reconstruction from water isotopes in ice cores. Journal of Geophysical Research, 102(C12): 26471–26487. Jouzel J, Vimeux F, Caillon N et al., 2003. Magnitude of isotope/temperature scaling for interpretation of central Antarctic ice cores. Journal of Geophysical Research, 108(D12): 4361. DOI: 10.1029/2002JD002677. Jouzel J, Masson-Delmotte V, Cattani O et al., 2007. Orbital and millennial Antarctic climate variability over the past 800000 years. Science, 317: 793–796. Lhomme N, Clarke G K C, Ritz C, 2005. Global budget of water isotopes inferred from polar ice sheets. Geophysical Research Letters, 32: L20502. DOI: 10.1029/2003JD004228. Liu H X, Jezek K C, Li B et al., 2001. Radarsat Antarctic Mapping Project Digital Elevation Model Version 2. Boulder, Colorado: National Snow and Ice Data Center. Masson-Delmotte V, Delmotte M, Morgan V et al., 2003. Recent southern Indian Ocean climate variability inferred from a Law Dome ice core: New insights for the interpretation of coastal Antarctic isotopic records. Climate Dynamics, 21(2): 153–166. Masson-Delmotte V, Hou S, Ekaykin A et al., 2008. A review of Antarctic surface snow isotopic composition: observations, atmospheric circulation and isotopic modeling. Journal of Climate, 21: 3359–3387. DOI: 10.1175/2007JCLI2139.1 Masson-Delmotte V, Jouzel J, Landais A et al., 2005. GRIP deuterium excess reveals rapid and orbital-scale changes in Greenland moisture origin. Science, 309: 119–121. NGICP (North Greenland Ice Core Project) Members, 2004. High-resolution record of Northern Hemisphere climate extending into the last interglacial period. Nature, 431: 147–151. Noone D, Simmonds I, 2002. Associations between δ18O of water and climate parameters in a simulation of atmospheric circula tion for 1979–95. Journal of Climate, 15: 3150–3169. DOI: 10.1175/1520-0442(2002)015 Noone D, Turner J, Mulvaney R, 1999. Atmospheric signals and characteristics of accumulation on Dronning Maud Land, Antarctica. Journal of Geophysical Research, 104(D16): 19191–19211. Robin G, 1983. The climatic record from ice cores. In: Robin G (ed). The Climatic Record in Polar Ice Sheets. New York: Cambridge Univ. Press, 180–195 Rozanski K, Araguas-Araguas L, Gonfiantini R, 1993. Isotopic patterns in modern global precipitation. In: Swart P et al. (eds.). Climate Change in Continental Isotopic Records. Washington, DC: American Geophysical Union, 1–36. Salamatin A N, Ekaykin A A, Lipenkov V Y, 2004. Modelling isotopic composition in precipitation in Central Antarctica. Mater. Glyatsiol. Issled., 97: 24–34. Schmidt G A, Hoffmann G, Shindell D T et al., 2005. Modeling atmospheric stable water isotopes and the potential for constraining cloud processes and stratosphere-troposphere water exchange. Journal of Geophysical Research, 110: D21314. DOI: 10.1029/2005JD005790. Schneider D P, Steig E J, Van Ommen T D et al., 2006. Antarctic temperatures over the past two centuries from ice cores. Geophysical Research Letters, 33: L16707. DOI: 10.1029/2006GL 027057. Schlosser E, Oerter H, 2002. Seasonal variation of accumulation and the isotope record in ice cores: A study with surface snow samples and firn cores from Neumayer station, Antarctica. Annals of Glaciology, 35: 97–101. Van Lipzig N P M, Van Meijgaard E, Oerlemans J, 2002. The effect of temporal variations in the surface mass balance and temperature inversion strength on the interpretation of ice-core signals. Journal of Glaciology, 48(163): 611–621. Werner M, Heimann M, 2002. Modeling interannual variability of water isotopes in Greenland and Antarctica. Journal of Geophysical Research, 107: 4001. DOI: 10.1029/2001JD900253. Yurtsever Y, Gat Jr, 1981. Atmospheric waters. In: Gat Jr et al. (eds.). Stable Isotope Hydrology: Deuterium and Oxygen-18 in the Water Cycle. Vienna: International Atomic Energy Association, 103–139.