Fortidens temperaturer i Grønland og kildeområder for nedbøren – Københavns Universitet

Past Greenland temperatures and moisture sources

Fortidens temperaturer i Grønland og kildeområder for nedbøren

Isen i de store iskapper består af vandmolekyler, som findes i forskellige isotopiske varianter. Den isotopiske sammensætning afhænger af, hvordan isen blev dannet. Fx har det betydning under hvilke forhold vandet fordampede og hvor meget afkøling vanddampen var udsat for under transporten til iskappen, før den blev omdannet til nedbør, og endte som lag på iskappen. Information om nedbørens temperaturhistorie og kildeområder ligger altså gemt i isens isotopiske sammensætning.

Vandmolekyler (H2O) består af to brintatomer (H) og et iltatom (O), som hver især findes i forskellige isotopiske varianter. De fleste brintatomer (1H) har bare én proton i kernen og vejer én atomar masseenhed. Nogle få atomer har derimod enten en eller to ekstra neutroner i kernen (2H og 3H), som gør dem tungere end den mest almindelige 1H isotop. Tilsvarende findes ilt i tre forskellige isotoper: den almindelige 16O og de mere sjældne, tungere isotoper 17O og 18O, som har 8 protoner og henholdsvis 8, 9, eller 10 neutroner i kernen.

water isotopes

Tre forskellige vandmolekyler sammensat af to brintatomer og forskellige iltisotoper (med forskelligt antal neutroner i kernen). Den mest almindelige type er H216O. For hvert 10.000 vandmolekyler i naturligt vand er der kun tre H217O og tyve H218O.


I klimastudier er det særligt vandmolekylerne med enten en 18O eller en 2H der har interesse, og som måles (læs mere om måleteknikker her). Generelt er der færre af de tunge isotoper 18O og 2H (også kaldet Deuterium eller 'D'), jo koldere betingelser sneen er dannet under. Forskellene i antallet af de tunge isotoper er meget små, og af praktiske grunde angives den målte andel af 18O eller 2H som såkaldte δ18O (delta-O-atten) og δD (delta-Deuterium) værdier. Disse værdier er normalt negative, og spænder fra omkring -80‰ til 0‰ for δ18O, og fra -600‰ til 0‰ for δD. En promille δ18O (eller 8‰ δD) svarer til en temperaturforskel for nedbøren på 1,5-4,0°C.

δ18O- og δD-værdierne bruges som indikatorer for fortidens temperaturer, og er de såkaldte temperatur-proxy. Ved at analysere den isotopiske sammensætning af de grønlandske iskerner, er det muligt at rekonstruere klimaet i Grønland, som det var for mere end 100.000 år tilbage i tiden. For de sidste 8000 år er det endda muligt at aflæse, hvordan temperaturen varierede indenfor de enkelte årstider, og år for år.

Crete årlag

δ18O-værdier fra den korte grønlandske Crête iskerne viser tydeligt, hvordan temperaturen varierede indenfor de enkelte år. Idet isens isotopiske sammensætning er forskellig for sommer- og vintersne, er det muligt at identificere de enkelte årlag i isen, og isotopkurven benyttes til datering af isen ved simpelthen at tælle antallet af årlag fra sneoverfladen og nedefter.

Isotopkurven fortæller også om, hvordan  klimaet var i det område nedbøren stammer fra, d.v.s. kildeområdet for nedbøren. Det vigtigste kildeområde for den grønlandske nedbør, er Nordatlanten.

I første tilnærmelse er δD-værdierne otte gange højere (men negative) end δ18O-værdierne, fordi den relative masseforskel mellem D and 1H er otte gange større end den relative masseforskel mellem 18O og 16O. Forskellen δD-8⋅δ18O (kaldet Deuterium-excess) varierer dog ganske lidt, og indeholder information om klimaet (temperaturen) ved kildeområdet for nedbøren. 

Læs mere:
- Isotoper og delta-notationen
- Fraktionering og temperaturer: hvorfor afspejler δ18O og δD temperaturen?
- Isotoper afslører skiftende kilder for nedbøren ved slutningen af istiden
- Isotopmålinger som basis for iskernedatering
- Metoder til måling af isotopforhold i vand