Causes of Uncertainties in Paleoclimatic Reconstructions Based on the Oxygen Isotope Composition of Glacier Ice on Elbrus (Western Plateau)

Ju. N. Chizhova; Чижова Ю. Н.; V. N. Mikhalenko; Михаленко В. Н.; S. S. Kutuzov; Кутузов С. С.; I. I. Lavrentiev; Лаврентьев И. И.; V. Ya. Lipenkov; Липенков В. Я.; A. V. Kozachek; Козачек А. В.

doi:10.31857/S2076673423040051

ПРИЧИНЫ НЕОПРЕДЕЛЁННОСТИ В ПАЛЕОКЛИМАТИЧЕСКИХ РЕКОНСТРУКЦИЯХ ПО ИЗОТОПНОМУ СОСТАВУ КИСЛОРОДА ЛЕДНИКОВОГО ЛЬДА ЭЛЬБРУСА (ЗАПАДНОЕ ПЛАТО)

Авторы: Чижова Ю.Н.¹^,2, Михаленко В.Н.², Кутузов С.С.²^,3, Лаврентьев И.И.², Липенков В.Я.²^,4, Козачек А.В.⁴
Учреждения:
1. Институт геологии рудных месторождений, петрологии, минералогии и геохимии РАН
2. Институт географии РАН
3. Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”,
4. Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт
Выпуск: Том 63, № 4 (2023)
Страницы: 473-488
Раздел: Ледники и ледниковые покровы
URL: https://ogarev-online.ru/2076-6734/article/view/162299
DOI: https://doi.org/10.31857/S2076673423040051
EDN: https://elibrary.ru/HCCXEG
ID: 162299

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Выполнены измерения изотопного состава кислорода в неглубоких кернах, полученных в разные годы на Западном плато Эльбруса. Совмещение изотопной записи (δ¹⁸О) по глубине для трёх кернов показало, что в пределах локального участка Западного плато до 330 мм вод. экв. в слое годовой аккумуляции, т.е. около 20% средней годовой аккумуляции может быть сформировано за счёт перераспределения выпавшего снега. Неточности в реконструкции температур по среднесезонным значениям δ¹⁸О связаны с изменением сезонных пропорций в накоплении снега и с неравномерностью выпадения осадков внутри сезонов.

Ключевые слова

изотопный состав кислорода, реконструкция температур, Кавказ, Эльбрус

Список литературы

Екайкин А.А., Козачек А.В., Михаленко В.Н. Способ восстановления рядов метеорологических характеристик по данным исследования ледяных кернов горных районов. Патент 2643706. Дата регистрации: 05.02.2018.
Козачек A.B., Екайкин А.А., Михаленко В.Н., Липенков В.Я., Кутузов С.С. Изотопный состав ледяных кернов, полученных на Западном плато Эльбруса // Лёд и Снег. 2015. Т. 55. № 4. С. 35–49.
Ледники и климат Эльбруса / Отв. ред. В.Н. Михаленко. М.–СПб.: Нестор-История, 2020. 372 с
Лаврентьев И.И., Михаленко В.Н., Кутузов С.С. Толщина льда и подлёдный рельеф Западного ледникового плато Эльбруса // Лёд и Снег. 2010. № 2. С. 12–18.
Лаврентьев И.И., Кутузов С.С., Михаленко В.Н., Судакова М.С., Козачек А.В. Пространственно-временнaя изменчивость снегонакопления на Западном плато Эльбруса (Центральный Кавказ) // Лёд и Снег. 2022. Т. 62. № 2. С. 165–178.
Михаленко В.Н., Кутузов С.С., Лаврентьев И.И., Торопов П.А., Владимирова Д.О., Абрамов А.А., Мацковский В.В. Гляциоклиматические исследования Института географии РАН в кратере Восточной вершины Эльбруса в 2020 г. // Лёд и Снег. 2021. Т. 61. № 1. С. 149–160.
Михаленко В.Н. Бурение льда близ вершины Эльбруса // Лёд и Снег. 2010. № 1 (109). С. 123–126.
Рототаева О.В., Носенко Г.А., Керимов А.М., Кутузов С.С., Лаврентьев И.И., Никитин С.А., Керимов А.А., Тарасова Л.Н. Изменения баланса массы ледника Гарабаши (Эльбрус) на рубеже XX–XXI вв. // Лёд и Снег. 2019. Т. 59. № 1. С. 5–22.
Bohleber P., Wagenbach D., Schöner W., Böhm R. To what extent do water isotope records from low accumulation Alpine ice cores reproduce instrumental temperature series? // Tellus B: Chemical and Physical Meteorology. 2013. T. 65. № 1. P. 20148. https://doi.org/10.3402/tel-lusb.v65i0.20148
Craig H. Isotopic variations in meteoric waters // Science. 1961. V. 133. № 3465. P. 1702–1703.
Cuffey K.M., Steig E.J. Isotopic diffusion in polar firn: implications for interpretation of seasonal climate parameters in ice-core records, with emphasis on central Greenland // Journ. of Glaciology. 1998. V. 44. P. 273–284.
Dansgaard W. Stable isotopes in precipitation // Tellus. 1964. V. 16. P. 436–468.
Dansgaard W., Johnsen S.J., Clausen H.B., Dahl-Jensen D., Gundestrup N.S., Hammer C.U., Hvidberg C.S., Steffensen J.P., Sveinbjörnsdottir A.E., Jouzel J., Bond G. Evidence for general instability of past climate from a 250-kyr ice-core record // Nature. 1993. V. 364. P. 218–220. https://doi.org/10.1038/364218a0
Fisher D.A., Koerner R.M., Paterson W.S.B., Dansgaard W., Gundestrup N., Reeh N. Effect of wind scouring on climatic records from ice-core oxygen-isotope profiles // Nature. 1983. V. 301. P. 205–209. https://doi.org/10.1038/301205a0
Fisher D.A., Reeh N., Clausen H.B. Stratigraphic noise in time series derived from ice cores // Annals of Glaciology. 1985. V. 7. P. 76–83.
Fisher D., Koerner R. The effects of wind on δ(18O) and accumulation give an inferred record of seasonal δ amplitude from the Agassiz Ice Cap, Ellesmere Island, Canada // Annals of Glaciology. 1988. V. 10. P. 34–37. https://doi.org/10.3189/S0260305500004122
Johnsen S.J. Stable isotope homogenization of polar firn and ice // Isotopes and Impurities in Snow and Ice. Proceedings of the Grenoble Symposium, IAHS Publ., Grenoble, France, 1977. No. 118. P. 210–219.
Johnsen S.J., Clausen H.B., Cuffey K.M., Hoffmann G., Schwander J., Creyts T. Diffusion of stable isotopes in polar firn and ice: the isotope effect in firn diffusion / Physics of ice core records, edited by Hondoh T. Hokkaido Univ. Press, Sapporo, Japan, 2000. P. 121–140.
Jouzel J., Alley R.B., Cuffey K., Dansgaard W., Grootes P., Hoffmann G., Johnsen S.J., Koster R., Peel D., Shuman C., Stievenard M., Stuiver M., White J. Validity of the temperature reconstruction from water isotopes in ice cores // Journ. of Geophysical Research. Oceans. 1997. V. 102. P. 26471–26487.
Markle B., Steig E. Improving temperature reconstructions from ice-core water-isotope records // Climate of the Past. 2022. V. 18. P. 1321–1368.
Merlivat L., Jouzel J. Global climatic interpretation of the deuterium-oxygen 18 relationship for precipitation // Journ. of Geophys. Research. Oceans. 1979. V. 84. P. 5029–5033.
Mikhalenko V., Sokratov S., Kutuzov S., Ginot P., Legrand M., Preunkert S., Lavrentiev I., Kozachek A., Ekaykin A., Fain X., Lim S., Schotterer U., Lipenkov V., Toropov P. Investigation of a deep ice core from the Elbrus western plateau, the Caucasus, Russia // The Cryosphere. 2015. V. 9. P. 2253–2270. https://doi.org/10.5194/tc-9-2253-2015
Münch T., Kipfstuhl S., Freitag J., Meyer H., Laepple T. Regional climate signal vs. local noise: a two-dimensional view of water isotopes in Antarctic firn at Kohnen station, Dronning Maud Land // Climate of the Past Discussions. 2015. V. 11. P. 5605–5649.
Neumann T.A., Waddington E.D. Effects of firn ventilation on isotopic exchange // Journ. of Glaciology. 2004. V. 50. P. 183–194.
Sime L.C., Marshall G.J., Mulvaney R., Thomas E.R. Interpreting temperature information from ice cores along the Antarctic Peninsula: ERA40 analysis // Geophysical Research Letters. 2009. V. 36. L18801. https://doi.org/10.1029/2009GL038982
Sime L.C., Lang N., Thomas E.R., Benton A.K., Mulvaney R. On high-resolution sampling of short ice cores: dating and temperature information recovery from Antarctic Peninsula virtual cores // Journ. of Geophys. Research. 2011. V. 116. D20117. https://doi.org/10.1029/2011JD015894
Toropov P.A., Aleshina M.A., Grachev A.M. Large-scale climatic factors driving glacier recession in the Greater Caucasus, 20th–21st century // Intern. Journ. of Climatology. 2019. V. 39. № 12. P. 4703–4720.
Persson A., Langen P.L., Ditlevsen P., Vinther B.M. The influence of precipitation weighting on interannual variability of stable water isotopes in Greenland // Journ. of Geophys. Research. 2011. V. 116. D20120. https://doi.org/10.1029/2010JD015517
Petit J.R., Jouzel J., Raynaud D., Barkov N.I., Barnola J.M., Basile I., Bender M., Chappellaz J., Davis M., Delaygue G., Delmotte M., Kotlyakov V.M., Legrand M., Lipenkov V.Y., Lorius C., Pépin L., Ritz C., Saltzman E., Stievenard M. Climate and atmospheric history of the past 420.000 years from the Vostok ice core, Antarctica // Nature. 1999. V. 399. P. 429–436.
Preunkert S., Legrand M., Kutuzov S., Ginot P., Mikhalenko V., Friedrich R. The Elbrus (Caucasus, Russia) ice core record – Part 1: reconstruction of past anthropogenic sulfur emissions in south-eastern Europe // Atmospheric Chemistry and Physics. 2019. V. 19. P. 14119–14132. https://doi.org/10.5194/acp-19-14119-2019
Steen-Larsen H.C., Masson-Delmotte V., Hirabayashi M., Winkler R., Satow K., Prié F., Bayou N., Brun E., Cuffey K.M., Dahl-Jensen D., Dumont M., Guillevic M., Kipfstuhl S., Landais A., Popp T., Risi C., Steffen K., Stenni B., Sveinbjörnsdottír A.E. What controls the isotopic composition of Greenland surface snow? // Climate of the Past. 2014. V. 10. P. 377–392. https://doi.org/10.5194/cp-10-377-2014
Town M.S., Warren S.G., von Walden P., Waddington E.D. Effect of atmospheric water vapor on modification of stable isotopes in near-surface snow on ice sheets // Journ. of Geophys. Research. 2008. V. 113. D24303. https://doi.org/10.1029/2008JD009852
Waddington E.D., Steig E.J., Neumann T.A. Using characteristic times to assess whether stable isotopes in polar snow can be reversibly deposited // Annals of Glaciology. 2002. V. 35. P. 118–124.
Whillans I.M., Grootes P.M. Isotopic diffusion in cold snow and firn // Journ. of Geophysical Research. 1985. V. 90. P. 3910–3918. https://doi.org/10.1029/JD090iD02p03910
Yu W., Yao T., Thompson L.G., Jouzel J., Zhao H., Xu B., Jing Z., Wang N., Wu G., Ma Y., Gao J., Yang X., Zhang J., Qu D. Temperature signals of ice core and speleothem isotopic records from Asian monsoon region as indicated by precipitation δ18O // Earth and Planetary Science Letters. 2021. V. 554. 116665. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2020.116665