Datering ved hjælp af computermodellering

Datering ved hjælp af computermodellering

Computermodeller kan bruges til at beregne isens omtrentlige alder ned langs iskernen. Modellerne beskriver isens flydning, og tager højde for, hvordan det årlige snefald har varieret i fortiden, og hvordan årlagene udtyndes når de bliver presset sammen af vægten af den overliggende sne og is.

Modellering som dateringsværktøj er særlig anvendt i de tilfælde, hvor årlagene er for tynde til at kunne blive identificeret, eller når man har brug for et foreløbigt bud på sammenhængen mellem alder og dybde, fx når man planlægger en iskerneboring.

Iskernerne fra den centrale del af Antarktis kan ikke dateres ved at tælle årlagene, da den ekstremt lave årlige akkumulation betyder at årlagene enten slet ikke er til stede, eller ikke kan identificeres. Her er modellering af sammenhængen mellem dybde og alder ofte den eneste mulighed for datering. De grønlandske iskerner kan ofte dateres ved årlagstælling.

Tidsskalamodellering benyttes i dette tilfælde til at konstruere en foreløbig tidsskala før iskernen er boret og analyseret, og til at datere de dybere dele af iskernen, hvor årlagene er for tynde til sikkert at kunne identificeres.

Grundlæggende tidsskaladatering

Ved at lave nogle simple antagelser om hvordan isen deformeres i det indre af en iskappe, er det muligt med ganske god nøjagtighed at beskrive hastigheden for deformationen og isens flydehastighed inde i iskappen. De modellerede hastigheder bruges til at beregne hvor dybt en ispartikel, der faldt engang i fortiden, har bevæget sig i den mellemliggende tid. Denne analyse kan foretages for alle dybder, hvorved en sammenhæng mellem dybde og alder kan konstrueres.

Med en model der beskriver isens flydning, er det muligt at udregne en alder-dybde-sammenhæng - normalt omtalt som en iskernetidsskala - ved at antage at vi kender mængden af snefald og bortsmeltning ved overfladen hvert år, samt hvor meget is der smelter ved bunden. Disse størrelser kaldes massebalancen ved henholdsvis overflade og bund. Tilgangen kaldes direkte modellering, da tidsskalaen beregnes direkte fra modelparametrene -i dette tilfælde flydemønsteret og massebalancerne ved overfladen og bunden.

Overflade-massebalancen er ikke konstant over tid (den årlige nedbør var fx kun ca. det halve af nutidens nedbør under den sidst istid), og flydehastighederne vil derfor også ændre sig med tiden, hvilket vanskeliggør modelleringsprocessen.

Direkte og indirekte modellering

En yderligere komplicerende faktor er, at det kan være svært at give gode bud på modelparametrene til brug for den direkte modellering. Det er for eksempel svært at vurdere bundmassebalancen (afsmeltningen fra bunden af iskappen), da den er vanskelig at måle - især hvis der ikke er boret en iskerne i nærheden. Dette betyder at direkte modellering af tidsskalaen ikke altid er mulig. Til gengæld er der ofte andre data tilgængelige, fx hvis alderen af et bestemt lag i iskernen er kendt (det kunne være et vulkanudbrud med kendt alder), eller hvis det er muligt at lave årlagstælling i dele af iskernen. I sådanne tilfælde er det nødvendigt at løse det såkaldte inverse problem, hvor det er målet at finde tidsskalaen såvel som ukendte modelparametre (fx fortidens nedbørsmængder eller overflade- og/eller bund-massebalancen) ud fra de kendte data.

Denne modelleringsmetode kaldes omvendt eller invers modellering. Ideen bag invers modellering er at estimere de mest sandsynlige værdier for de ukendte modelparametre, idet man kræver at den tidsskala man får ved at bruge disse modelparameterværdier, rent faktisk passer til de oplysninger om tidsskalaen, man har fra data. Man kan sige at resultatet er delvis kendt, og opgaven er at konstruere en model som passer med denne viden, og som kan komme med forudsigelser om de ukendte dele af resultatet.

Læs mere om hvordan isflydemodeller bruges til at datere iskerner i afsnittet "Isen flyder".

Hjemmesiden www.isarkiv.dk introducerer en simpel iskernemodel som anvendes til datering. Modelleringsafsnittet findes i den sidste del af den første case.