冰芯：无字的天书

徐柏青

冰川或冰盖，是通过大气降雪一年一年堆积起来的，而这些雪在一定的海拔高度或极地地區基本不会消融。在长达几千年、几万年甚至几十万年的日积月累中，降雪层层累积，越堆越厚，下面的陈雪被上面的新雪覆盖，并压缩成冰。冬季气温低，雪粒细而紧密;夏季气温高，雪粒粗而疏松。因此，冬夏季积雪形成的冰层之间具有显著的层理结构差异，就像树木的年轮一样。

大气降雪的水汽在运移过程中，以及雪花在形成及降落过程中，携带和沾染了大气层中许多反映当时大气特征的各种气体和飘浮物质。它们随雪花一起沉积并保存于雪层中，最终形成冰芯记录。此外，在雪成冰的过程中，会把当时大气的成分以气泡的形式保存下来。从这个意义上说，广袤的冰川就是大自然的“博物馆”，里面保存着珍贵的“史料”，而冰芯就是开启“博物馆”大门获取“史料”的一把“钥匙”。

一般而言，冰川中的雪积存了多少年，我们就可以通过钻取冰芯获取多少年的珍藏“史料”。在冰川中钻取一根完整的冰芯，便如同获得了一部自然“编年史”。

这些“史料”一般可分为几大类：冰本身携带的信息，比如通过测量冰芯中的氢、氧同位素比率可以推算过去的温度高低，不同年份的冰层厚度则可以揭示当年的降水量;冰芯中含有的各种可溶性和不可溶性化学物质成分可提供不同时期的环境信息，比如大气气溶胶、沙漠演化、植被演替、生物活动、大气环流强度、火山活动;宇宙成因的同位素可提供宇宙射线强度变化、太阳活动和地磁场强度变化的证据等;冰芯气泡中的气体成分和含量可以揭示大气成分的演化历史，比如二氧化碳、甲烷等温室气体的历史变化过程。总之，冰芯不仅记录着过去气候环境变化的信息，而且记录着过去人类活动对气候环境的影响，因而在过去全球变化研究中具有重要地位。

事实上，记录气候环境变化的“无字天书”不仅仅只有冰芯，还有树木年轮、湖泊沉积、珊瑚沉积、黄土、深海岩芯、古土壤和沉积岩等。与这些可提取过去气候环境变化信息的介质相比，冰芯以其保真性好（低温环境）、分辨率高（可精确到年）、记录时间序列长（可达几十万年）和信息量大等特点，受到地球科学家的青睐。

（源自《中国气象报》）

责编：何建娇