Способ восстановления рядов метеорологических характеристик по данным исследования ледяных кернов горных районов
Владельцы патента RU 2643706:
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и антарктический научно-исследовательский институт" (RU)
Изобретение относится к области палеоклиматологии и может быть использовано для восстановления рядов метеорологических характеристик. Сущность: выполняют предварительное датирование путем подсчета годовых сигналов в изотопном составе. Выделяют теплый и холодный сезоны в годовом цикле. Корректируют результаты предварительной датировки. Рассчитывают средние сезонные значения изотопного состава и скорость снегонакопления для каждого выделенного слоя с учетом плотности. Вводят поправки на адвекцию льда и на утончение годовых слоев. Дополнительно рассчитывают среднесезонные значения количества осадков в регионе и среднесезонные значения температуры воздуха в точке бурения. Сопоставляют среднесезонную скорость снегонакопления в точке бурения и среднесезонное количество осадков в регионе. Выявляют тип изменения количества осадков, к которому относится точка бурения. Рассчитывают уравнение регрессии между среднесезонным количеством осадков в регионе и среднесезонной скоростью снегонакопления. Рассчитывают по уравнению регрессии количество осадков в точке бурения. Сопоставляют среднесезонные значения изотопного состава ледяного керна и среднесезонные значения температуры воздуха в точке бурения. Рассчитывают уравнение регрессии между среднесезонным изотопным составом и среднесезонной температурой воздуха. Рассчитывают по уравнению регрессии среднесезонные значения температуры воздуха в точке бурения. Технический результат: восстановление рядов метеорологических характеристик.
Изобретение относится к измерениям, а более конкретно к области палеоклиматологии - к реконструкции прошлых изменений климатических параметров по данным геохимических исследований ледяных кернов, добываемых на горных ледниках. Восстановленные ряды метеорологических данных необходимы для соотнесения между собой климатических изменений в различных пунктах с целью выявления глобальных и региональных тенденций в изменениях климата, а также для понимания механизмов климатических изменений и прогнозирования таких изменений в будущем.
Известен взятый за прототип способ восстановления рядов метеорологических данных по выделению годовых циклов в изотопном составе осадков [1] с применением эмпирического линейного уравнения связи местной температуры и изотопного состава осадков, получаемого для каждого пункта бурения на основании предположения о линейной связи указанных параметров, установленной in-situ. В качестве показателя местной температуры используются данные метеонаблюдений на ближайших станциях, данные, получаемые на автоматических метеостанциях, установленных в пункте бурения, а также характеристики фирново-ледяной толщи в пункте бурения, такие как температура в скважине, процентное содержание талых слоев и скорость снегонакопления. Другим прототипом является метод, описанный в [2], который позволяет рассчитывать нормированную температуру воздуха в регионе, а не абсолютные значения температуры в высокогорной области.
Перечисленные способы заключается в последовательном выполнении предварительного датирования путем подсчета годовых сигналов в изотопном составе, определения абсолютного возраста слоя, содержащего продукты известных вулканических извержений по пику электропроводности, корректировании предварительной датировки, расчете средних годовых значений изотопного состава и скорости снегонакопления для каждого выделенного годового слоя с учетом плотности, введении поправок на адвекцию льда и на утончение годовых слоев в ряды изотопного состава и аккумуляции, реконструкции температуры по изотопно-температурному калибровочному коэффициенту.
Недостатком прототипа [1] является использование данных, полученных на расположенной непосредственно около точки бурения метеостанции, что не всегда технически возможно. Недостатком прототипа [2] является получение нормированных значений средней для региона температуры, а не абсолютных значений температуры в высокогорной области.
Технический результат заявляемого способа заключается в получении реконструированных рядов скорости снегонакопления отдельно за холодный и теплый сезоны и средних сезонных значений приземной температуры воздуха в высокогорных областях с отсутствием данных непосредственных метеонаблюдений.
Технический результат достигается путем:
1. Выделения годовых слоев льда в керне путем подсчета циклов изотопного состава.
2. Выделения теплого и холодного сезонов в каждом из годовых слоев.
3. Уточнения полученных датировок путем использования иных данных, полученных по тому же керну, например данных о концентрации аммония, концентрации янтарной кислоты, наличия слоев пыли и талых слоев, которые преимущественно образуются в теплое время года.
4. Расчета среднесезонных значений изотопного состава.
5. Расчета среднесезонных значений скорости снегонакопления как толщины сезонного слоя льда с поправкой на уплотнение и растекание по формуле Ная [3].
6. Расчета среднесезонных значений количества осадков в регионе, при этом могут быть выделены несколько типов многолетнего изменения количества осадков.
7. Расчета среднесезонных значений температуры воздуха в точке бурения путем вычисления вертикального градиента температуры воздуха по данным расположенных на разных высотных отметках метеостанций, а также введения поправки на уменьшение температуры над поверхностью ледника [4].
8. Сопоставления скорости снегонакопления в точке бурения и количества осадков, выявления того типа изменения количества осадков, к которому относится точка бурения.
9. Расчета уравнения регрессии между количеством осадков и скоростью снегонакопления.
10. Расчета по уравнению регрессии количества осадков в точке бурения.
11. Сопоставления изотопного состава ледяного керна и температуры воздуха, рассчитанной согласно пункту 7.
12. Расчета уравнения регрессии между изотопным составом и температурой воздуха.
13. Расчета по уравнению регрессии среднесезонных значений температуры в точке бурения.
Задача, решаемая данным способом, состоит в получении приближенных к реальности рядов метеорологических данных средних годовых значений за последние несколько сотен лет и сопоставлении их между собой для выявления короткопериодных изменений климата как глобальных, так и региональных, для сопоставления современных изменений с таковыми в доиндустриальную эпоху.
Источники информации
1. Mariani I., A. Eichler, Т.М. Jenk, S. , R. Auchmann, M.С. Leuenberger, М. Schwikowski. Temperature and precipitation signal in two Alpine ice cores over the period 1961-2001 // Clim. Past. 2014. Vol. 10. P. 1093-1108.
2. Козачек A.B., А.А. Екайкин, В.Н. Михаленко, В.Я. Липенков, С.С. Кутузов. Изотопный состав ледяных кернов, полученных на Западном плато г. Эльбрус // Лед и снег. Т. 55, №4. 2015. С. 35-49.
3. Nye J. F. Correction factor for accumulation measured by the thickness of the annual layers in an ice sheet // Journ. of Glaciology. 1963. V. 4. №36. P. 785-788.
4. Хромов С.П., Петросянц M.A. Метеорология и климатология. - М.: Из-во Моск. ун-та: Наука, 2006. - 582 с.
Способ восстановления рядов метеорологических характеристик по данным исследования ледяных кернов горных районов, заключающийся в последовательном выполнении предварительного датирования путем подсчета годовых сигналов в изотопном составе, выделении теплого и холодного сезонов в годовом цикле, корректировании предварительной датировки, расчете средних сезонных значений изотопного состава и скорости снегонакопления для каждого выделенного слоя с учетом плотности, введении поправок на адвекцию льда и на утончение годовых слоев, отличающийся тем, что дополнительно рассчитывают среднесезонные значения количества осадков в регионе, среднесезонные значения температуры воздуха в точке бурения, сопоставляют среднесезонную скорость снегонакопления в точке бурения и среднесезонное количество осадков в регионе, выявляют тип изменения количества осадков, к которому относится точка бурения, рассчитывают уравнение регрессии между среднесезонным количеством осадков в регионе и среднесезонной скоростью снегонакопления, рассчитывают по уравнению регрессии количество осадков в точке бурения, сопоставляют среднесезонные значения изотопного состава ледяного керна и среднесезонные значения температуры воздуха в точке бурения, рассчитывают уравнение регрессии между среднесезонным изотопным составом и среднесезонной температурой воздуха, рассчитывают по уравнению регрессии среднесезонные значения температуры воздуха в точке бурения.
