IJS EN KLIMAAT nlt module met stukken natuurkunde β Junior College Utrecht IJS EN KLIMAAT nlt module met stukken natuurkunde Ton van der Valk Curriculum coordinator JCU, Onderzoeker FIsme

Programma Kennismaking De module IJs en Klimaat Temperatuur in het verleden bepalen met de isotopenthermometer Hoe kun je zelf IJs en Klimaat gebruiken? 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

H.3: IJs als klimaatarchief 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 EPICA (Dome C en Maud Land) 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 Using volcanic horizons: lecture Hubertus

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% 0.20% - Electron (atomic mass = 0) + Proton (atomic mass = 1) Neutron (atomic mass = 1) Oxygen-16 (8P + 8N) Atomic weight = 16 Oxygen-17 (8P + 9N) Atomic weight = 17 Oxygen-18 (8P + 10N) Atomic weight = 18 99.76% 0.035% 0.20%

Oxygen isotope ratio (d18O) d18O  = 1000 x (18O/16O)standard (18O/16O)sample- (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 jcu@uu.nl