Analyses of water isotope diffusion in firn: contributions to a better palaeoclimatic interpretation of ice cores

IJskernen worden geboord in de polaire en alpine gebieden om informatie over het klimaat van het verleden te verkrijgen. Een ijskap bestaat uit de neerslag van het verleden: het oudste ijs is 800.000 jaar oud in Antarctica en 125.000 jaar oud in Groenland. De isotopische samenstelling van de sneeuw van een ijskap is gerelateerd aan de temperatuur in de wolk waarin de sneeuw gevormd is. Door het meten van de isotopische samenstelling van het ijs van een boorkern is het mogelijk een indicatie van de atmosferische temperatuur in het verleden te krijgen. De interpretatie van het isotopensignaal in de ijskern is echter bemoeilijkt doordat het signaal in het ijs niet volledig behouden blijft. Voornamelijk in de periode waarin de sneeuw samengeperst wordt tot ijs vinden meerdere processen plaats die leiden tot een verandering van het signaal. In deze periode wordt de sneeuw firn genoemd. Het belangrijkste proces dat plaatsvindt is diffusie, die veroorzaakt wordt door de willekeurige bewegingen van waterdamp moleculen in de poriën van de sneeuw, gecombineerd met de voortdurende uitwisseling tussen damp- en vaste fase van de watermoleculen. Dit leidt tot een demping van het originele signaal en kan er zelfs voor zorgen dat seizoensvariaties verdwijnen. Dit zorgt er uiteraard voor dat de klimatologische interpretatie van het isotopensignaal in het ijs bemoeilijkt wordt. In dit proefschrift wordt een theoretische beschrijving van het diffusieproces in firn gegeven, wat vervolgens gebruikt wordt om een nieuwe onafhankelijke proxy voor de temperatuur van de sneeuw te verkrijgen. Daarnaast is firndiffusie gemeten in een laboratoriumexperiment en wordt diffusie theorie toegepast in een vergelijking tussen ijskern- en neerslagdata.