Spatial variability of snow isotopic composition and accumulation rate at the stake farm of Vostok station (Сentral Antarctica)

• Published in: Arctic and Antarctic Research
• Main Authors: A. Ekaykin A., D. Vladimirova O., N. Tebenkova A., E. Brovkov V., A. Veres N., A. Kovyazin V., A. Kozachek V., M. Lindren, Yu. Shibaev A., A. Preobrazhenskaya V., V. Lipenkov Ya, А. Екайкин А., Д. Владимирова О., Н. Тебенькова А., Е. Бровков В., А. Верес Н., А. Ковязин В., А. Козачек В., М. Линдрен, Ю. Шибаев А., А. Преображенская В., В. Липенков Я.
• Other Authors: This work is financed by Russian Foundation for Basic Research grant 17-05-01168. The authors are grateful to the administration of Russian Antarctic Expedition (RAE) for logistical support of the glaciological program at Vostok, as well as to all the participants of the 45th, 52nd, 55th, 60th and 62nd RAE field seasons for assistance in field works, in particular to Semyon Radkevich for his help in geodetic observations, and to Alexey Markov for his help in snow samples collection. We also thank the staff of LSCE (France), Niels Bohr Institute (Denmark) and Tallinn Geological Institute (Estonia) for the mass-spectrometric measurements of the isotopic content in the snow samples., Данная работа была поддержана Российским фондом фундаментальных исследований, грант № 17-05-01168. Авторы статьи благодарны руководству РАЭ за логистическое обеспечение гляциологических исследований в районе станции Восток, а также всем участникам 45-й, 52-й, 55-й, 60-й и 62-й РАЭ за содействие в полевых работах, в частности — Семену Радкевичу за помощь в нивелирной съемке и Алексею Маркову — за помощь в сборе снежных образцов. Мы также благодарим сотрудников LSCE, Института Нильса Бора и Таллинского геологического института за выполнение масс-спектрометрических измерений изотопного состава образцов.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: Russian
• Published: Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт 2019
• Subjects: Antarctica; mesodunes; snow accumulation; spatial variability; stable water isotopes; Vostok station; Антарктида; изотопный состав; мезодюны; пространственная изменчивость; снегонакопление; станция Восток; Antarctic; The Antarctic; Vostok Station; Annals of Glaciology; Antarc*; Arctic; Ice Sheet; The Cryosphere
• Online Access: https://www.aaresearch.science/jour/article/view/133; https://doi.org/10.30758/0555-2648-2019-65-1-46-62

The knowledge of the spatial distribution of the snow accumulation rate and isotopic composition in different scales, from local to continental, over the Antarctic Ice Sheet is critically important for the interpretation of the paleoclimate data obtained from deep ice cores, for correct assessment of the ice sheet mass balance, etc. With this in mind, we have synthesized geodetic, glaciological and geochemical data collected in the vicinity of central Antarctic Vostok station in 1970–2017 in order to shed light on the processes governing the spatial distribution of snow isotopic composition and accumulation rate in the spatial scale from 100 to 1000 m. First, we have discovered that snow surface height and snow accumulation rate field are strongly affected by the influence of the logistic convoy route annually operating between Russian Antarctic stations Vostok and Progress. This influence is detectable up to 1 km leeward from the route. At the same time the isotopic composition of the upper 10 cm of the snow does not show any anomalies in the vicinity of the route. This is an unexpected result, because large anomalies of the ice sheet surface (e.g., megadunes) are known to affect the snow isotopic composition. Second, in the undisturbed part of the snow surface near Vostok station we have discovered quasi-periodic (with the wavelength of about 400 m) low-amplitude variations of the surface height that are covariant with the corresponding waves in snow accumulation and isotopic composition. We suggest that spatial variability of the snow isotopic composition is due to the different ratio of summer and winter precipitation deposited in different locations, as evident from a strong negative correlation between δD and dxs parameters. The results of this study may explain the nature of the low-frequency noise (with the time-scale from decades to centuries) observed in the climate records obtained from shallow and deep ice cores in central Antarctica. Изучение пространственного распределения скорости накопления и изотопного состава снега в различных масштабах на поверхности антарктического ледяного покрова критически важно для интерпретации палеоклиматических данных по глубоким ледяным кернам, для корректной оценки баланса массы ледяного щита и т.д. Впервые на основании большого объема геодезических, гляциологических и геохимических данных была детально изучена пространственная изменчивость изотопного состава и скорости накопления снега в районе станции Восток (Центральная Антарктида) в пространственном масштабе от 100 до 1000 м. Показано, что высота снежной поверхности и скорость накопления снега изученной территории существенно преобразованы влиянием проходящей здесь трассы санно-гусеничных походов между станциями Восток и Прогресс. В ненарушенной части данной территории выявлены квазипериодические колебания высоты поверхности с горизонтальными размерами порядка 400 м («мезодюны») и ассоциированные с ними аномалии изотопного состава и скорости накопления снега. Полученные результаты могут прояснить природу низкочастотного шума, наблюдаемого в климатических рядах, полученных по антарктическим ледяным кернам.