D3 Vermessungs- und Bohrmethoden

Thema

Sondierungs- und Bohrverfahren ermöglichen es uns, die Vorgänge im Inneren von Eiskörpern und im gefrorenen Untergrund zu verstehen, ohne das Innere zu stören. Diese Methoden reichen von Techniken, die das Innere des Eises berührungslos erkunden, bis hin zu Verfahren, die Material direkt aus dem Inneren für die Analyse entnehmen.

Ein Bodenradar sendet hochfrequente Radioimpulse in das Eis. Diese Radioimpulse werden reflektiert, sobald sie auf eine Grenzfläche zwischen zwei unterschiedlichen Materialien treffen, sei es zwischen Schnee und Eis, zwischen Eis und flüssigem Wasser oder zwischen Eis und dem darunter liegenden Gestein. Die Art und Weise, wie diese reflektierten Radioimpulse zum Bodenradar zurückkehren, gibt Aufschluss über die Dicke des Eises, die interne Stratigraphie, die sich im Eis Schicht für Schicht abgelagert hat, und die Struktur des Geländes unter dem Gletscher.

Eine seismische Reflexions-Refraktions-Sondierung sendet elastische Wellen in das Eis und den darunter liegenden Untergrund. Die Art und Weise, wie elastische Wellen beim Durchgang durch verschiedene Materialien reflektiert und gebrochen werden, ermöglicht es Wissenschaftlern, sowohl die Geometrie des Felsuntergrunds, auf dem der Gletscher ruht, als auch die Struktur des darüber liegenden gefrorenen Untergrunds zu bestimmen.

Ein durch Bohrung gewonnener Eiskern dient als hochauflösendes Klimaarchiv: Luftblasen, die beim Verdichten des Schnees im Eis eingeschlossen wurden, bewahren die Zusammensetzung der vergangenen Atmosphäre, einschließlich der Menge an Kohlendioxid und Methan, die diese enthielt. Gleichzeitig gibt das Verhältnis der schweren Sauerstoff- und Wasserstoffisotope im Eiskern selbst Aufschluss über die Lufttemperatur zum Zeitpunkt der Kondensation des alten Schnees. Durch Kalibrierung dieses Verhältnisses von schweren Isotopen und Temperatur mit aktuellen Messungen ermöglicht ein Eiskern Wissenschaftlern die Rekonstruktion vergangener Temperaturen mit jährlicher Auflösung in Perioden mit besonders starker Schneebildung.

Eine Permafrostbohrung hingegen misst das vertikale Temperaturprofil des Permafrosts in verschiedenen Tiefen. Die Form dieses vertikalen Temperaturprofils erlaubt Rückschlüsse darauf, wie sich die Oberflächentemperatur in den letzten Jahrzehnten oder sogar Jahrhunderten entwickelt hat.

Das zu erwartende Verhalten all dieser Bohrloch- und Bohrmethoden besteht darin, dass ihre Aufzeichnungen miteinander übereinstimmen: dass verschiedene Bohrlöcher, die in derselben Region gebohrt werden, die gleiche Klimageschichte liefern und dass diese Klimageschichte auch mit derjenigen übereinstimmt, die durch andere unabhängige Indikatoren des vergangenen Klimas offenbart wird, wodurch die Fähigkeit dieser Bohrloch- und Bohrmethoden bestätigt wird, das Innere von Eiskörpern und den gefrorenen Untergrund mit der zu Beginn beschriebenen minimalen Veränderung zu rekonstruieren.

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