ТЕМПЕРАТУРА СНЕЖНОЙ ТОЛЩИ НА СТАНЦИИ ВОСТОК ПО ДАННЫМ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ TAUTO: ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕРВОГО ГОДА НАБЛЮДЕНИЙ


https://doi.org/10.15356/2076-6734-2012-4-138-145

Аннотация

Точные измерения температурных градиентов в верхнем слое снега в Антарктиде необходимы для исследования излучения снежной поверхности в микроволновом диапазоне, которое используется в дистанционных наблюдениях, а также для изучения процессов тепло- и массопереноса в снежной толще. Градиент температуры – важнейший фактор, контролирующий метаморфизм снега, в ходе которого закладываются первоначальные структурные особенности снежных слоёв, влияющие на последующее уплотнение снега и фирна, захват атмосферного воздуха в ходе превращения фирна в лёд и фракционирование этого воздуха по газовому составу. С целью изучения этих процессов и в развитие инициатив Ж.-М. Барнола разработана автоматическая система мониторинга температуры верхних слоёв снежной толщи. Созданная авторами станция предназначена для многолетней непрерывной работы в автономном режиме в суровых условиях полярной ночи на высокогорном антарктическом плато. Система, обеспечивающая мониторинг температуры с помощью высокоточных датчиков, расположенных на 15 горизонтах в пределах верхних10 мснежной толщи, была установлена совместно французскими и российскими специалистами на станции Восток в сезон работы 55-й Российской антарктической экспедиции. Исследования выполнялись в рамках российско-французским Европейским научно-исследовательским объединением (ЕНИО) «Восток». Анализ результатов ежечасных автоматических измерений температуры, полученных с помощью станции в течение первого года наблюдений, позволил получить данные об изменениях температуры снега на различных глубинах и сделать предварительные выводы о теплофизических свойствах верхней части снежной толщи в этом районе Центральной Антарктиды.

Вариации коэффициента термической диффузии снежной толщи по глубине и во времени оценивались на основе анализа запаздывания и затухания с глубиной суточных и недельных вариаций температуры. Установлено, что значения этого коэффициента изменяются от 3 до 30 10-3 см2с-1, отражая пространственно-временные изменения физических и структурных свойств снега. Помимо высокоамплитудных сезонных и суточных колебаний температуры (последние наблюдаются только в летний период), для зимнего времени характерны квазипериодические изменения с периодом около одной недели, которые начинаются с быстрого повышения температуры на 10–20 °C, после чего следует медленный возврат к обычным зимним температурам. Подобные зимние потепления, которые ранее были зарегистрированы автоматической метеостанцией на Куполе С, по-видимому, связаны с периодической перестройкой атмосферной циркуляции в Антарктиде синоптического масштаба.


Об авторах

Е. Lefebvre
Лаборатория гляциологии и геофизики окружающей среды, Гренобль
Франция


L. Arnaud
Лаборатория гляциологии и геофизики окружающей среды, Гренобль
Франция


А. А. Екайкин
Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт, Санкт-Петербург
Россия


В. Я. Липенков
Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт, Санкт-Петербург
Россия


G. Picard
Лаборатория гляциологии и геофизики окружающей среды, Гренобль
Франция


J.-R. Petit
Лаборатория гляциологии и геофизики окружающей среды, Гренобль
Франция


Список литературы

1. Lipenkov V.Ya., Shibaev Yu.A., Salamatin A.N., Ekaykin A.A., Vostretsov R.N., Preobraxhenskaya A.V. Modern climatic changes registered in variations of temperature in the upper 80 m layer of ice thickness at Vostok Station. Materialy Glyatsiologicheskikh Issledovaniy. Data of Glaciological Studies. 2004, 97: 44–56. [In Russian].

2. Barnola J.M., Raynaud D., Korotkevich Y.S., Lorius C. Vostok ice core provides 160,000-year record of atmospheric CO2. Nature. 1987, 329 (6138): 408–414.

3. Bender M.L. Orbital tuning chronology for the Vostok climate record supported by trapped gas composition. Earth and Planetary Science Letters. 2002, 204: 275–289.

4. Ekaykin A.A., Hondoh T., Lipenkov V.Ya., Miyamoto A. Post-depositional changes in snow isotope content: preliminary results of laboratory experiments. Climat. Past. 2009, 5: 2239–2267.

5. Ekaykin A.A., Lipenkov V.Ya., Kuzmina I.N., Petit J.R., Masson-Delmotte V., Johnsen S.J. The changes in isotope composition and accumulation of snow at Vostok Station, East Antarctica, over the past 200 years. Annals of Glaciology. 2004, 39: 569–575.

6. EPICA-community-member. Eight glacial cycles from an Antarctic ice core. Nature. 2004, 429: 623–628.

7. Frey M.M., Savarino J., Morin S., Erbland J., Martins J.M.F. Photolysis imprint in the nitrate stable isotope signal in snow and atmosphere of East Antarctica and implications for reactive nitrogen cycling. Atmospheric Chemistry and Physics. 2009, 9 (22): 8681–8696.

8. Gallée H., Gorodetskaya I. Validation of a limited area model over Dome C, Antarctic Plateau, during winter. Climate Dynamics. 2010, 34: 61–72.

9. Goujon C., Barnola J.-M., Ritz C. Modeling the densification of polar firn including heat diffusion: Application to close-off characteristics and gas isotopic fractionation for Antarctica and Greenland sites. Journ. of Geophys. Research. 2003, 108: 4792. doi:10.1029/2002JD003319.

10. IPCC, Jansen E., Overpeck J., Briffa K.R., Duplessy J.-C., Joos F., Masson-Delmotte V., Olago D., Otto-Bliesner B., Peltier W.R., Rahmstorf S., Ramesh D.R., Rind D., Solomina O., Villalba R., Zhang D. Palaeoclimate. Climate Change 2007: The Physical Science Basis Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Eds. S. Solomon, D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor, H.L. Miller. Cambridge: Cambridge University Press, 2007.

11. 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. Sapporo: Hokkaido University Press, 2000: 121–140.

12. Lipenkov V.Ya., Raynaud D., Loutre M.F., Duval P. On the potential of coupling air content and O2/N2 from trapped air for establishing an ice core chronology tuned on local insolation. Quaternary Science Reviews. 2011, 30: 3280–3289. doi:10.1016/j.quascirev.2011.07.013.

13. Luthi D., Le Floch M., Bereiter B., Blunier T., Barnola J.-M., Siegenthaler U., Raynaud D., Jouzel J., Fischer H., Kawamura K., Stocker T.F. High-resolution carbon dioxide concentration record 650,000–800,000 years before present. Nature. 2008, 453 (7193): 379–382.

14. Paillard D., Labeyrie L.D., Yiou P. Macintosh program performs time-series analysis. EOS, Trans. AGU, 1996, 77: 379.

15. Parrenin F., Barker S., Blunier T., Chappellaz J., Jouzel J., Landais A., Masson-Delmotte V., Schwander J., Veres D. On the gas-ice depth difference  depth) along the EPICA Dome C ice core. Climat. Past. 2012, 8: 1239–1255. doi:10.5194/cp-8-1239-2012b.

16. Picard G., Brucker L., Fily M., Gallee H., Krinner G. Modeling time series of microwave brightness temperature in Antarctica. Journ. of Glaciology. 2009, 55 (191): 537–551.

17. 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., Pepin 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, 399 (6735): 429–436.

18. Raynaud D., Lipenkov V.Ya., Lemieux-Dudon B., Duval P., Loutre M.-F., Lhomme N. The local insolation signature of air content in Antarctic ice. A new step toward an absolute dating of ice records. Earth Planetary Science Letters. 2007, 261: 337–349.

19. Salamatin A.N., Lipenkov V.Ya. Simple relations for the close-off depth and age in dry snow densification. Annals of Glaciology. 2008, 49: 71–76.

20. Severinghaus J.P., Grachev A., Battle M. Thermal fractionation of air in polar firn by seasonal temperature gradients. Geochemistry Geophysics Geosystems. 2001, 2 (7): 290. doi:10.1029/2000GC000146.

21. Siegenthaler U., Stocker T.F., Monnin E., Luthi D., Schwander J., Stauffer B., Raynaud D., Barnola J.-M., Fischer H., Masson-Delmotte V., Jouzel J. Stable Carbon Cycle-Climate Relationship During the Late Pleistocene. Science. 2005, 310 (5752): 1313–1317.

22. Surdyk S. Low microwave brightness temperatures in central Antarctica: observed features and implications. Annals of Glaciology. 2002, 34: 134–140.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Lefebvre Е., Arnaud L., Екайкин А.А., Липенков В.Я., Picard G., Petit J. ТЕМПЕРАТУРА СНЕЖНОЙ ТОЛЩИ НА СТАНЦИИ ВОСТОК ПО ДАННЫМ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ TAUTO: ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕРВОГО ГОДА НАБЛЮДЕНИЙ. Лёд и Снег. 2012;52(4):138-145. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2012-4-138-145

For citation: Lefebvre E., Arnaud L., Ekaykin A.A., Lipenkov V.Y., Picard G., Petit J. SNOW TEMPERATURE MEASUREMENTS AT VOSTOK STATION FROM AN AUTONOMOUS RECORDING SYSTEM (TAUTO): PRELIMINARY RESULTS FROM THE FIRST YEAR OPERATION. Ice and Snow. 2012;52(4):138-145. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2012-4-138-145

Просмотров: 305

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2076-6734 (Print)
ISSN 2412-3765 (Online)