programma

Junior College
Utrecht
IJS EN KLIMAAT
nlt module met stukken natuurkunde
Ton van der Valk
Curriculum coordinator JCU,
Onderzoeker FIsme
Programma
1. Kennismaking
2. De module IJs en Klimaat
3. Temperatuur in het verleden bepalen met de
isotopenthermometer
4. Hoe kun je zelf IJs en Klimaat gebruiken?
5. Afronding: (hoe) ga je hier mee verder?
Inhoud van IJs en Klimaat
–
–
–
–
–
H1 IJs op aarde: de cryosfeer
H2 De invloed van ijs op het klimaat
H3 IJs als klimaatarchief
H4 IJs en Klimaatverandering, het heden
H5 IJs en klimaatverandering, de toekomst
IJskern als klimaatsarchief
NLT Module IJs en Klimaat
H.3: IJs als klimaatarchief
‘Hoe gebruiken we ijs om het klimaat uit het
verleden te reconstrueren’
Foto: Steve Morgan
Waar boren?
• Liefst: niet-verplaatste ijslagen
• Ijs stroom van hoog naar laag
• Op hoogste punt (‘dome’): geen stroming
Hoe diep?
• Tot rotsbodem
• Maar: ijsmeren tgv. geotherme warmteflux
(ca 0,05W/m2): niet vervuilen!
Boring van ijskernen
• Ondiepe tot 30m (+ met de hand)
• Middeldiepe (tot 300 m) met verplaatsbare
boorapparatuur
• Diepe (tot 3600 m): grote installaties;
boorvloeistof nodig
Bekende ijskernen
• Antarctica:
– Vostok
• 3623 meter; de langste
ijskern ooit
• 400.000 jaar terug
• CO2 en temperatuur zijn
verbonden
• Gestopt vanwege Lake
Vostok
– EPICA (Dome C en Maud
Land)
• Dome C oudste ijs; 720,000
jaar
• Maud Land goed te
corelleren aan Groenlandse
ijskernen
Dateren van ijs
–
–
–
–
–
Elektrische geleiding: pieken koppelen aan
bekende vulkaanuitbarstingen uitbarstingen
Tellen van jaarlagen: verschillen in dichtheid
(dus luchtbellen) van zomer- en wintersneeuw
Aanvulling met chemische analyse van het
smeltwater (bijv. conc NH4 varieert per jaar)
Synchronisatie Groenland en Antarctica via
goedmengende inerte gassen (CH4)
Tot ca. 120 000 jaar (max. Groenland):
laagjes Antarctica worden te dun; onzekerheid
~1000 jaar
Dateren van ijskernen
• Elektrische geleiding
• Tellen van de jaarlagen
• Het relateren van de verkregen tijdreeksen van
isotopen (b.v. waterstof en zuurstof) en gasinhoud
(zoals CO2 en methaan) aan de toestand van de
atmosfeer op een bepaald tijdstip.
• Bij ijs ouder dan 120,000 jaar door dynamic
thinning veel onzekerheden
De vorming
van landijs
Diepte van firn-ijs overgang in droge sneeuw (m)
Firnkernen waar elektrische geleiding
wordt gemeten; pieken geven aan dat
geleiding goed is; daar zitten
karakteristieke ionen afkomstig van
vulkanische aslagen die goed (absoluut)
te dateren zijn
Nadelen elektrische geleiding
• Er moeten wel aslagen aanwezig zijn
• Soms moeilijk vast te stellen welk as bij
welke uitbarsting hoort
• Deze methode gaat niet ver terug in de tijd
Tellen van de jaarlagen
• Zichtbare jaarlagen gevolg van verschillende
dichtheden van zomer- en wintersneeuw,
verschillende hoeveelheid en formaat van de
luchtbelletjes
• Kan wel op Groenland
• Op Antarctica is accumulatiesnelheid te klein
• Eventueel aangevuld met
gegevens CFA
• Verder terug dateringsmodel
Delta age, verschil tussen ouderdom
luchtbelletjes en ijs waar het in zit
• Luchtbelletje in het ijs zijn pas afgesloten op het moment
dat firn ijs wordt..
• Hiervoor compenseer je met de delta age
• Delta age = diepte firn-ijs overgang (m) / lokale
accumulatiesnelheid (m/s)
• Diepte firn-ijs overgang niet constant maar afhankelijk van
lokale klimaat
• Kan in Antarctica wel 2000 jaar zijn
• (daarom was het lang onbekend wat eerst was,
verandering in T of verandering in CO2 concentratie)
Oxygen (O) Isotopes
99.76%
0.035%
Oxygen-16 (8P + 8N)
Atomic weight = 16
+
Proton (atomic mass = 1)
Neutron (atomic mass = 1)
-
Electron (atomic mass = 0)
Oxygen-17 (8P + 9N)
Atomic weight = 17
0.20%
Oxygen-18 (8P + 10N)
Atomic weight = 18
Oxygen isotope ratio (d18O)
d18O = 1000 x
(18O/16O)sample- (18O/16O)standard
(18O/16O)standard
(‰)
Isotope fractionation
Raleigh distillation
JCU lesmateriaal
• Downloadbaar via
• www.uu.nl/jcu --> voor bètadocenten -->
gecertificeerde modules
• Of
• www.betavak-nlt.nl
• Docentmateriaal: toegang aanvragen via
[email protected]