Chronological characteristics of Styx glacier firn cores from Antarctica and stable isotope/temperature association

Abstract

Stable water isotopes and other chemical species preserved in polar ice core is essential for interpreting the paleoclimatic and environmental condition. In Antarctica, more works are still needed to be studied due to the complexity, high spatial variability, and lack of instrumental data in this region. Moreover, the field data are applicable for validation of climate models. With the purpose of restoring the paleo-climate and paleo-environmental changes in Pacific margin of Antarctica under the operation of Jang Bogo Korean research station, the ice coring program performed on Styx glacier from northern Victoria Land during 2014/2015 austral summer. In this work, the chronological characteristics of the water isotopes investigated with major ionic species in two cores (upper 0-20 m part of a 210.5 m long ice core and 8.84 m firn core). Also, the relationship between isotopic signal and atmospheric temperature were examined with other climate anomalies. The principal component and correlation analysis were utilized to characterize the temporal distribution of the isotopic and ionic species. The distribution manner exhibited the potential time markers (δ18O, δD, MSA, and nssSO42–) and used to detect the annual signals with volcanic sulfate peaks. Based on the age scale, annual mean snow accumulation rate was estimated. The isotopic signals show no clear correlation to the temperature due to significantly variated values however, the weak (negative) correlation observed with annual sea ice area. With consideration of the high-resolution small number of isotope data in correlation analysis, at this stage the isotopic profiles of two cores are likely represent the sign of sea iced area rather than the annual cycle of temperature. This work act as new extended data in this region and provide preliminary insights for the further interpretation of long ice core.;극지역의 빙하 코어에 보존된 물안정동위원소와 다양한 화학 종들은 고기후 및 고환경을 해석하는 데 필수적이다. 남극에서는 이 지역의 복잡성, 공간 변이성, 그리고 기상 데이터의 부족으로 인해 더 많은 연구가 여전히 필요하다. 또한 현장 측정 자료는 기후 모델의 검증에 적용할 수 있다. 남극 로스 해 지역 장보고기지 운영으로 서남극에 있는 고생대 기후와 환경 변화를 복원하기 위한 목적으로 2014/2015년 여름 빅토리아랜드 북부의 Styx 빙하에서 빙하 시추 프로그램을 수행하였다. 본 연구에서는, 2개의 빙하 코어(길이 210.5m의 얼음 코어의 0~20m 상부와 8.84m의 펀(firn) 코어)에서 주요 이온 종으로 조사된 물안정동위원소의 연대기적 특성이다. 또한, 동위원소적 특징과 대기 온도 사이의 관계를 다른 이상 기후의 여부와 함께 조사하였다. 주성분분석이 물안정동위원소와 이온 종의 시간적 분포를 특징짓는데 이용되었다. 시간에 따른 물안정동위원소비 및 이온 데이터(δ18O, δD, MSA 및 nssSO42–)의 변동성 또한 설명했다. 연대가 기록된 화산활동을 보조 연대측정 방법으로 이용하기 위해 황산염 피크를 이용하였다. 추정된 연도를 기준으로 연간 평균 강설량을 계산했다. 동위원소비의 큰 변동성으로 인해 온도 변화와는 뚜렷한 상관관계를 보이지 않지만 연간 해빙 면적과는 약한 음의 상관관계를 보여준다. 상관 결과를 통해, 두 코어의 고해상도 동위원소 분석 결과는 연간 온도 주기보다 해빙면적 변동성을 나타내는 것이라 예상된다. 본 연구는 이 지역에서 새로운 빙하코어 데이터를 제시하였고, 이는 향후 빙하 코어의 전 구간 해석을 위한 예비연구로 이용될 수 있다.