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CO2 in Natural Ice

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

B. Stauffer
Affiliation:
Physikalisches Institut, Universität Bern, Sidlerstrasse 5, CH-3012 Bern, Switzerland
W. Berner
Affiliation:
Physikalisches Institut, Universität Bern, Sidlerstrasse 5, CH-3012 Bern, Switzerland
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Abstract

Natural ice contains approximately 100 p.p.m. (by weight) of enclosed air. This air is mainly located in bubbles. Carbon dioxide is an exception. We estimate the fraction of CO2 present in bubbles to be only about 20%. The remaining part is dissolved in the ice. Measurements of the CO2 content of ice samples from temperate and cold glacier ice as well as of freshly fallen snow and of a laboratory-grown single crystal are presented. Glaciological implications are discussed.

Résumé

Résumé

La glace naturelle contient environ 100 p.p.m. d’air (en poids). Cet air est principalement localisé dans des bulles. Le dioxyde de carbone est une exception. Nous estimons la fraction de CO2 présent dans les bulles à environ 20%. Le reste est dans la glace, dissous soil substitutionnellement, soit interstiliellement. Nous présentons des mesures de teneur en CO2 contenu dans les échantillons de glace provenant de glaciers tempérés ou froids, dans la neige fraîchement tombée et dans les monocristaux fabriqués au laboratoire. Les conséquences de caractère glaciologique sont discutées.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

In natürlichem Eis sind ungefähr 100 p.p.m. (Gewicht) Luft eingeschlossen. Diese Luft ist mit Ausnahme des CO2 hauplsächlich in Blasen enthalten. Wir schätzen, dass nur etwa 20% des CO2 in den Blasen vorhanden sind. Der grössere Teil ist im Eis gelöst. Es werden Messungen des CO2-Gehalts in Eisproben von temperiertem und kaltem Gletschereis, in frisch gefallenem Schnee und in einem künstlich gezogenen Einkristall vorgelegt. Glaziologische Folgerungen werden besprochen.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1978
Figure 0

Fig. 1. Apparatus for gas extraction. A: container. B: cooling trap. C: container for ice–water mixture. D: reflux cooler. E: valve. F: cooling trap. G: Toepler pump. H: gas sample container. I: grinder.

Figure 1

Fig. 2. Results of a typical extraction process. - - - total of extracted air; –––– total of extracted CO2; — · — pH.

Figure 2

Table I. Analysis of gases in temperate ice

Figure 3

Table II. Analysis of gases in cold ice

Figure 4

Table III. Analysis of gases in snow samples

Figure 5

Table IV. Analysis of gases in hailstones

Figure 6

Fig. 3. Total amount of CO2 in water as a function of pH and the alkalinity as parameter. - - - atm: total amount of CO2 present in the water in equilibrium with the atmosphere (760 ton and 0.033% CO2); —·— typical extraction process.

Figure 7

Table V. Times for CO2 concentration to reach 90% of equilibrium concentration