Interpretação ambiental das razões de isótopos estáveis em um testemunho de firn do de gelo da Antártica

Abstract

O testemunho de neve/firnIC-02 (88°01'21,3"S, 82°04'21,7"W), com 42,92 mde comprimento, foi recuperado a uma altitude de 2.621 m no platô do manto de gelo da Antártica Oriental, a 220km do Polo Sul geográfico. Esta dissertação tem por objetivo determinar a variabilidade sazonal e anual das razões de isótopos de oxigênio e hidrogênio deste testemunho de neve e firn,além de interpretar essas variações em termos de mudanças climáticas no sítio de coleta e comparar os resultados com medidas similares em outras partes do continente. O testemunho IC-02 foi descontaminado e subamostrado em um sistema de fusão contínua desenvolvido pela equipe do Climate Change Institute(University of Maine–Maine/EUA) e as razões de isótopos estáveis (18O e D) foram determinadas por um espectrômetro a laser de cavidade ressonante do tipo ring-down (WS-CRDSPICARRO L2130i) no Laboratório de Glacioquímica do Centro Polar e Climático (CPC) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Brasil). A série isotópica compreende 1696amostras(21,74 m eq. H2O), comvalores mínimo e máximo de 18Ode-50,77‰ e-41,40‰, respectivamente, com média de -46,39 ± 1,37‰. OD médio é de -367,43 ± 12,51‰ e varia entre -408,18‰ e -323,85‰. O excesso de deutério possui valor médio de 4,36±2,66‰. As análises glacioquímicas confirmaram a relação linear entre as razões isotópicas (D e 18O) de acordo com a linha de Craig (1961) para água meteórica. A interpretação da coluna estratigráfica correspondente a 1091 amostras (aproximadamente 14,35 m eq. H2O) corresponde a 85±3 anos de acumulação de neve, corroborada pela variação do conteúdo iônico de sódio (Na+) e sulfato de origem não marinha (nnSO4-2, ou seja, no-sea salt sulphates) obtidos por cromatografia iônica. A média da acumulação líquida anual no IC-02, entre 1918 e 2003,éde152 ± 64 mm ano-1em equivalente d'água, o valor máximo de 292 mm ano-1 ocorreu em 1960 e mínimo de 27 mm ano-1em 1969. Durante os últimos 30 anos (1974–2003), a acumulação líquida no sítio da perfuração aumentou em17% quando comparada com os 30 anos anteriores a esse período (1944–1973), com a média de valores aumentando de 136,3 ± 58,4 mm eq H2O para 164,7 ± 64,5 mm eq H2O. A densidade média do testemunho é de 0,66 g cm-3(ou seja, basicamente firn). A temperatura obtida no furo do testemunho, numa profundidade de 10 m, foi de -45°C± 0,5°C. A diminuição da média anual de D correlacionadaao aumento da taxa de acumulação, que ocorre no inverno, confirma a influência da temperatura sobre o fracionamento isotópico, assim como, os fatores geográficos, tais como altitude e continentalidade.

The snow/firn IC-02 (88°01'21.3"S, 82°04'21.7"W), 42.92 m long, was recovered at an altitude of 2,621 m on the plateau of the Eastern Antarctic ice sheet, 220 km from the geographical South Pole. This dissertation aims to determine the seasonal and annual variability ofoxygen and hydrogen isotope ratios of this snow and firn core, and to interpret these variations in terms of climatic changes at the collection site and to compare results with similar measurements elsewhereinthe continent. The IC-02 core was decontaminated and sub-sampled in a continuous fusion system developed by the Climate Change Institute team (University of Maine -Maine/USA) and the stable isotope ratios (18O and D) were determined by a ring-down resonant cavity laser spectrometer (WS-CRDS PICARRO L2130i) at the Glaciochemistry Laboratoryof the Centro Polar e Climático(CPC) of the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS, Brazil). The isotopic series comprises 1696 samples (21.74 m eq. H2O), with minimum and maximum values of 18O of -50.77‰ and -41.40‰, respectively, and a meanof -46.39 ± 1.37‰. The average D is -367.43 ± 12.51‰, rangingfrom-408.18‰ to -323.85‰. Deuterium excess has a meanvalue of 4.36 ± 2.66‰. Glaciochemical analyses confirmed that the isotopic ratios (D and 18O) linear relationship between follows Craig's (1961) line for meteoric water. The interpretation of the stratigraphic column corresponding to 1091 samples (approximately 14.35 m eq. H2O) represents 85 ± 3 yearsof snow accumulation, corroborated by the variationsof the ionic content of sodium (Na+) and non-marine sulphate(nnSO4-2, i.e.no-sea salt sulphates) obtained by ion chromatography. The average annual net accumulation in the IC-02, from 1918 to 2003,is 152 ± 64 mm year-1in water equivalent, the maximum value of 292 mm year-1occurred in 1960 and a minimum of 27 mm year-1in 1969. Over the past 30 years (1974–2003), the net accumulation at the drilling site increased by 17% when compared with the 30years prior to that period (1944–1973), with the mean value increasing from 136,3 ± 58.4mm eq H2O to 164.7 ± 64.5 mm eq H2O. The mean core density is 0.66 g cm-3(i.e.basically firn). The temperature obtained in the core borehole at a depth of 10 m was -45°C ± 0.5°C. The decrease in the Dannual mean,correlated with the increase in the accumulation rate, which occurs in winter, confirms the influence of temperature on the isotopic fractionation, as well as geographical factors such as altitude and continentally.