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Acquisition of isotopic composition for surface snow in East Antarctica and the links to climatic parameters

Authors :
Amaelle Landais
Emmanuel Le Meur
Joel Savarino
Shuji Fujita
Eugeni Barkan
Ryu Uemura
Mathieu Casado
Camille Risi
Mélanie Baroni
Sarah Guilbaud
Olivier Magand
Alexey A. Ekaykin
Grégory Teste
Kotaro Fukui
Alexandra Touzeau
Ilann Bourgeois
Boaz Luz
Barbara Stenni
Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE)
Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Departemanto di Scienze Ambientali Informatica e Statistica (DAIS)
University of Ca’ Foscari [Venice, Italy]
University of the Ryukyus [Okinawa]
Tateyama Caldera Sabo Museum
The Graduate University for Advanced Studies, japan (SOKENDAI)
National Institute of Polar Research [Tokyo] (NiPR)
Laboratoire de Physico-Chimie de l'Atmosphère (LPCA)
Université du Littoral Côte d'Opale
Saint Petersburg State Technical University
Saint Petersburg State Polytechnical University (SPSPU)
Arctic and Antarctic Research Institute (AARI)
Russian Federal Service for Hydrometeorology and Environmental Monitoring (Roshydromet)
The Institute of Earth Sciences
The Hebrew University of Jerusalem (HUJ)
Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE)
Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG)
Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'Ecologie Alpine (LECA)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD)
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Glaces et Continents, Climats et Isotopes Stables (GLACCIOS)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)
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Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG )
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Laboratoire d'Ecologie Alpine (LECA )
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École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)
Source :
The Cryosphere, The Cryosphere, Copernicus 2016, 10 (2), pp.837-852. ⟨10.5194/tc-10-837-2016⟩, The Cryosphere, Vol 10, Iss 2, Pp 837-852 (2016), The Cryosphere, 2016, 10 (2), pp.837-852. ⟨10.5194/tc-10-837-2016⟩
Publication Year :
2016
Publisher :
HAL CCSD, 2016.

Abstract

International audience; The isotopic compositions of oxygen and hydrogen in ice cores are invaluable tools for the reconstruction of past climate variations. Used alone, they give insights into the variations of the local temperature, whereas taken together they can provide information on the climatic conditions at the point of origin of the moisture. However, recent analyses of snow from shallow pits indicate that the climatic signal can become erased in very low accumulation regions, due to local processes of snow reworking. The signal-to-noise ratio decreases and the climatic signal can then only be retrieved using stacks of several snow pits. Obviously, the signal is not completely lost at this stage, otherwise it would be impossible to extract valuable climate information from ice cores as has been done, for instance, for the last glaciation. To better understand how the climatic signal is passed from the precipitation to the snow, we present here results from varied snow samples from East Antarctica. First, we look at the relationship between isotopes and temperature from a geographical point of view, using results from three traverses across Antarctica, to see how the relationship is built up through the distillation process. We also take advantage of these measures to see how second-order parameters (d-excess and 17 O-excess) are related to δ 18 O and how they are controlled. d-excess increases in the interior of the continent (i.e., when δ 18 O decreases), due to the distillation process, whereas 17 O-excess decreases in remote areas, due to kinetic fractionation at low temperature. In both cases, these changes are associated with the loss of original information regarding the source. Then, we look at the same relationships in precipitation samples collected over 1 year at Dome C and Vos-tok, as well as in surface snow at Dome C. We note that the slope of the δ 18 O vs. temperature (T) relationship decreases in these samples compared to those from the traverses, and thus caution is advocated when using spatial slopes for past Published by Copernicus Publications on behalf of the European Geosciences Union. 838 A. Touzeau et al.: Acquisition of isotopic composition for surface snow in East Antarctica climate reconstruction. The second-order parameters behave in the same way in the precipitation as in the surface snow from traverses, indicating that similar processes are active and that their interpretation in terms of source climatic parameters is strongly complicated by local temperature effects in East Antarctica. Finally we check if the same relationships between δ 18 O and second-order parameters are also found in the snow from four snow pits. While the d-excess remains opposed to δ 18 O in most snow pits, the 17 O-excess is no longer positively correlated to δ 18 O and even shows anti-correlation to δ 18 O at Vostok. This may be due to a strato-spheric influence at this site and/or to post-deposition processes .

Details

Language :
English
ISSN :
19940424 and 19940416
Database :
OpenAIRE
Journal :
The Cryosphere, The Cryosphere, Copernicus 2016, 10 (2), pp.837-852. ⟨10.5194/tc-10-837-2016⟩, The Cryosphere, Vol 10, Iss 2, Pp 837-852 (2016), The Cryosphere, 2016, 10 (2), pp.837-852. ⟨10.5194/tc-10-837-2016⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....803c68a6fe7793f545bbb76c1724a0a3