Stort tillykke til Christopher Stowasser

Christopher Stowasser med vejleder Thomas Blunier (tv) samt bedømmelsesudvalget, Robert Mulvaney fra British Antarctic Survey (th), Valérie Masson-Delmotte fra Lab. des Sciences du Climat et de L'Environnement (yderst th) og Peter Ditlevsen fra Center for Is og Klima (bagerst).

Stort tillykke til Christopher Stowasser  fra Center for Is og Klima, som med stor succes forsvarede sin ph.d.-afhandling d. 27 juni, 2013. 

Titel: Continuous greenhouse gas measurements from ice cores

Resume på dansk:
Iskerner tilbyder en unik mulighed for at undersøge historien om fortidens atmos-
færiske drivhusgaskoncentrationer igennem de sidste 800.000 år, fordi atmosfærisk
luft bliver fanget som luftbobbler i isen. Siden 1950'erne har paleo-forskere ud-
viklet en række metoder til at ekstrahere den indkapslede luft fra enkelte iskerne-
prøver samt at måle koncentrationen af drivhusgasser, som for eksempel kuldioxid,
metan og nitrogenoxid, i den ekstraherede luft. Disse diskrete måleteknikker er
blevet yderst nøjagtige og reproducerbare, men kræver relativt store mængder af
is per målt gasart og er både tids- og arbejdskrævende.

I den første del af denne afhandling præsenterer jeg udviklingen af en ny metode
for målingerne af drivhusgaskoncentrationer fra iskerner. Metoden er baseret på
et smelteapparat i et "continuous flow analysis" (CFA) system, som sørger for
en kontinuerlig strøm af smeltevand og luftbobbler. Vandet og luften separeres
og luften bliver undersøgt for metankoncentrationerne i en "cavity ring-down"
spektrometer. Koblingen til et CFA smelteapparat giver muligheden for tidsef-
fektive målinger med en høj opløsning, hvor målingerne af kemiske "proxies" og
stabile vandisotoper forgår samtidigt. Herved opvejer metoden de største ulemper
af diskrete måleteknikkerne, som f.eks., at være tidskrævende og at have behov for
store prøver. På den anden side er den nye metode ikke i stand til at konkurrere
med nøjagtigheden og reproducerbarheden af diskrete måleteknikkerne. Resul-
taterne fra begge måleteknikkerne kan kombineres for at ska e datasæt med en
høj nøjagtighed, præcision og opløsning.

I den anden del af afhandlingen præsenterer jeg forbedringerne i den nye
metode for kontinuerlige drivhusgasmålingerne. Fokus er på at minimere antallet
af afbrydelser i datasættene og, i forbindelsen med det, en yderligere forbedring i
måle- opløsningen. Hver gang den kontinuerlige iskernesmeltning bliver afbrudt,
f.eks. pga. kalibrering af CFA systemet og/eller vedligeholdelse, bliver det ana-
lytiske system forsynet med standardgas. Efter målingerne genoptages, tager det
et stykke tid inden standardgassen er forsvundet ud af det analytiske system,
hvilket bevirker en forstyrrelse af målingerne. Disse forstyrrelser kommer fra kon-
tamineringen med standardgassen og giver afbrydelser i det ellers kontinuerlige
datasæt. Vi forbedrer kontinuiteten af datasættene med (1) en "gas-venlige" CFA
måleprocedure, som minimerer afbrydelserne pga. kalibrering/vedligeholdese og
(2) forkortelsen af tiden det tager at fjerne standardgassen ud af det analytiske
system. Den sidste forbedring opnås vha. udviklingen af en ny "cavity ring-down"
spektrometer, som er optimeret til små prøver.

I den tredje del af afhandlingen demonstrerer jeg nytteværdien af vores
nye metode (koblet til tre forskellige CFA systemer) ved at præsentere
ere anvendelsmuligherder for de nye kontinuerlige datasæt: (1) Fortidens atmosfæriske
metankoncentrationer er målt langs ca. 800 m af den dybe iskerne fra North Green-
land Eemian Ice Core Drilling (NEEM) projektet, som dækker over næsten hele
den sidste "glaciation" og "deglaciation". Datasættet afdækker nye detaljer på
"sub-millennial-scale", estimater for metan vækstrater og nye dybdemærker for
"cross-dating", som signikant forbedrer vores forståelse for fortidens metanforan-
dringerne. (2) Metan og kulmonoxid koncentrationerne er målt samtidligt med
mange kemiske "proxies" langs NEEM "shallow" kernen (410 m) og afdækker ek-
sistensen af ikke-atmosfæriske, høj-frekvente metan (kulmonoxide) signaler i isen,
og deres sammenhæng med høje koncentrationer af kulstof- og nitrogen-baserede
kemiske urenheder (pyrogene aerosoler). (3) Kemiske urenheder og metankoncen-
trationer er målt i høj opløsning langs en 50 meter sektion af North Greenland Ice
Core Project (NGRIP) iskernen, som dækker Greenland Interstadial 22 og Green-
land Stadial 21. Metandata er brugt til af forbedre estimatet af gasalder-isalder
differencen (Dage) for den undersøgte tidsperiode.