Связь изотопного состава разных типов осадков в Центральной Антарктиде с температурой воздуха

Изучение изотопного состава ледяных кернов дает нам ценную информацию о климате прошлого. Для правильной интерпретации данных, полученных из ледяных кернов, необходимо понимать процесс формирования изотопного сигнала в атмосферных осадках. В этой работе исследована зависимость изотопного состава трех основных для Центральной Антарктиды типов осадков — ледяных игл, изморози и снега — от приземной температуры воздуха. Использованы образцы, отобранные в районе российской внутриконтинентальной станции Восток в период с 1998 по 2020 г. Коэффициенты линейной регрессии между концентрацией дейтерия (dD) и температурой различаются статистически незначимо для всех типов осадков в пределах годового цикла: 2,93±0,51 ‰·°С–1 для ледяных игл, 2,32±1,34 ‰·°С–1 для снега и 2,52±0,35 ‰ °С–1 для изморози. Сделан анализ сезонной изменчивости изотопно-температурной зависимости для ледяных игл. Для зимнего периода связь между изотопным составом и температурой воздуха не обнаружена. Летом наблюдается наибольший наклон изотопно-температурной зависимости, равный 5,34±3,11 ‰·°С–1, наклон для осеннего периода равен 2,1±1,3 ‰·°С–1, тогда как для весеннего периода мы не располагаем достаточным количеством данных для анализа. В исследовании не использовались осадки, отобранные во время метелей, поскольку было установлено, что метель привносит снег с другим изотопным составом в образец.

1. Dansgaard W. Stable isotopes in precipitation // Tellus. 1964. V. 16 (4). P. 436–468.

2. Uemura R., Barkan E., Abe O., Luz B. Triple isotope composition of oxygen in atmospheric water vapor // Geophysical Research Letters. 2010. V. 37 (4). L04402. doi:10.1029/2009GL041960.

3. Ricaud P., Bazile E., Guasta M.D., Lanconelli C., Grigioni P., Mahjoub A. Genesis of diamond dust, ice fog and thick cloud episodes observed and modelled above Dome C, Antarctica // Atmospheric Chemistry and Physics. 2017. V. 17 (8). P. 5221–5237. doi:10.5194/acp-17-5221-2017.

4. Stenni B., Scarchilli C., Masson-Delmotte V., Schlosser E., Ciardini V., Dreossi G., Grigioni P., Bonazza M., Cagnati A., Karlicek D., Risi C., Udisti R., Valt M. Three-year monitoring of stable isotopes of precipitation at Concordia Station, East Antarctica // The Cryosphere. 2016. V. 10 (5). P. 2415–2428. doi:10.5194/tc-10-2415-2016.

5. Craig H. Isotopic variations in meteoric waters // Science. 1961. V. 133. P. 1702–1703.

6. Ekaykin A.A., Lipenkov V.Y., 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. V. 39. P. 569–575.

7. Bagheri Dastgerdi S., Behrens M., Bonne J.L., Hörhold M., Lohmann G., Schlosser E., Werner M. Continuous monitoring of surface water vapour isotopic compositions at Neumayer Station III, East Antarctica // The Cryosphere. 2021. V. 15. P. 4745–4767. https://doi.org/10.5194/tc-15-4745-2021.

8. Casado M., Landais A., Picard G., Münch T., Laepple T., Stenni B., Giuliano Dreossi G., Ekaykin A., Arnaud L., Genthon C., Touzeau A., Masson-Delmotte V., Jouzel J. Archival processes of the water stable isotope signal in East Antarctic ice cores // The Cryosphere. 2018. V. 12. P. 1745–1766. https:// doi.org/10.5194/tc-12-1745-2018.

9. Landais A., Barkan E., Vimeux F., Masson-Delmotte V., Luz B. Combined analysis of water stable isotopes (H2 16O, H2 17O, H218O, HD16O) in ice cores // Physics of Ice Core Records II / Hondoh T., ed. Hokkaido: Hokkaido Univ., 2009. P. 315–327. doi:10.3189/2012JoG11J237.

10. Fujita K., Abe O. Stable isotopes in daily precipitation at Dome Fuji, East Antarctica // Geophysical research letters. 2006. V. 33 (18). L18503. doi:10.1029/2006GL026936.

11. Schlosser E., Reijmer C., Oerter H., Graf W. The influence of precipitation origin on the δ18O –T relationship at Neumayer Station, Ekstrmisen, Antarctica // Annals of Glaciology. 2004. V. 39. P. 41–48. https://doi.org/10.3189/172756404781814276, 2004.