冰芯：無字的天書

徐柏青

冰川或冰蓋，是通過大氣降雪一年一年堆積起來的，而這些雪在一定的海拔高度或極地地區基本不會消融。在長達幾千年、幾萬年甚至幾十萬年的日積月累中，降雪層層累積，越堆越厚，下面的陳雪被上面的新雪覆蓋，并壓縮成冰。冬季氣溫低，雪粒細而緊密;夏季氣溫高，雪粒粗而疏松。因此，冬夏季積雪形成的冰層之間具有顯著的層理結構差異，就像樹木的年輪一樣。

大氣降雪的水汽在運移過程中，以及雪花在形成及降落過程中，攜帶和沾染了大氣層中許多反映當時大氣特征的各種氣體和飄浮物質。它們隨雪花一起沉積并保存于雪層中，最終形成冰芯記錄。此外，在雪成冰的過程中，會把當時大氣的成分以氣泡的形式保存下來。從這個意義上說，廣袤的冰川就是大自然的“博物館”，里面保存著珍貴的“史料”，而冰芯就是開啟“博物館”大門獲取“史料”的一把“鑰匙”。

一般而言，冰川中的雪積存了多少年，我們就可以通過鉆取冰芯獲取多少年的珍藏“史料”。在冰川中鉆取一根完整的冰芯，便如同獲得了一部自然“編年史”。

這些“史料”一般可分為幾大類：冰本身攜帶的信息，比如通過測量冰芯中的氫、氧同位素比率可以推算過去的溫度高低，不同年份的冰層厚度則可以揭示當年的降水量;冰芯中含有的各種可溶性和不可溶性化學物質成分可提供不同時期的環境信息，比如大氣氣溶膠、沙漠演化、植被演替、生物活動、大氣環流強度、火山活動;宇宙成因的同位素可提供宇宙射線強度變化、太陽活動和地磁場強度變化的證據等;冰芯氣泡中的氣體成分和含量可以揭示大氣成分的演化歷史，比如二氧化碳、甲烷等溫室氣體的歷史變化過程。總之，冰芯不僅記錄著過去氣候環境變化的信息，而且記錄著過去人類活動對氣候環境的影響，因而在過去全球變化研究中具有重要地位。

事實上，記錄氣候環境變化的“無字天書”不僅僅只有冰芯，還有樹木年輪、湖泊沉積、珊瑚沉積、黃土、深海巖芯、古土壤和沉積巖等。與這些可提取過去氣候環境變化信息的介質相比，冰芯以其保真性好（低溫環境）、分辨率高（可精確到年）、記錄時間序列長（可達幾十萬年）和信息量大等特點，受到地球科學家的青睞。

（源自《中國氣象報》）

責編：何建嬌