冰芯，是研究气候变化的重要手段。在地球沧海桑田的气候环境变迁中，冰芯如一位默默无闻的“史官”，用独特的方式记录下它的所见所闻，然后将“史料”永远封存起来。

1966年，科学家在格陵兰“世纪营地”钻取第一根穿透整个冰盖的冰芯，拉开了冰芯研究的序幕。

到如今，半个多世纪过去了，气候变暖，很多冰川在快速融化，这些弥足珍贵的“无字天书”正在消失。为此，科学家也在加快冰芯研究，力图将其写下的一切“史料”保存下来，留待后人继续研究。

冰川或冰盖，由降雪一年年堆积起来，而这些积雪在一定的海拔高度或极地地区基本不会消融。在长达几千甚至上万年的日积月累中，降雪层层累积，下面的陈雪被上面的新雪覆盖，并压缩成冰。

冬季气温低，雪粒细而紧密；夏季气温高，雪粒粗而疏松。因此，冬夏季积雪形成的冰层之间具有显著的层理结构差异，就像树木的年轮一样。

水汽在运移过程中、雪花在形成及降落过程中，携带和沾染了大气层中许多反映当时大气特征的气体和飘浮物质。它们随雪花一起沉积并保存于雪层中，最终形成冰芯记录。从这个意义上说，广袤的冰川就是大自然的“博物馆”，里面保存着珍贵的“史料”，而冰芯就是开启“博物馆”大门、获取“史料”的一把“钥匙”。

一般而言，冰川中的雪积存了多少年，我们就可以通过钻取冰芯获取多少年的珍藏“史料”。在冰川中钻取一根完整的冰芯，就如同获得了一部自然“编年史”。

这些“史料”一般可分为三大类。

一是冰本身携带的信息。如测量冰芯中的氢、氧同位素比率可以推算过去的温度高低，不同年份的冰层厚度则可以揭示当年的降水量。

二是冰芯中含有的各种可溶性和不可溶性化学物质成分可提供不同时期的环境信息。

三是冰芯气泡中的气体成分和含量可以揭示大气成分的演化历史，如二氧化碳、甲烷等温室气体的历史变化过程。

总之，冰芯不仅记录着过去气候环境自然变化的信息，还记录着过去人类活动对于气候环境的影响，因而在过去全球变化研究中具有重要地位。

事实上，记录气候环境变化的“无字天书”不仅仅只有冰芯，还有树木年轮、珊瑚沉积、黄土、深海岩芯等。但冰芯以其保真性好（低温环境）、分辨率高（可精确到年）、记录序列长（可达几十万年）和信息量大等特点，受到地球科学家的青睐。

要想获取冰芯绝非易事。在钻取之前，科考队一般会对目标冰川进行考察，包括地质地貌、冰层厚度、冰下地形等。随后，一般选择保存完整、没有消融、规模较大、地势平坦、海拔较高的冰川进行钻探。

选定后，一般在冰川的顶部钻取冰芯。在冰川的中部或下部钻探可能会碰到消融区或流动的冰川，受到扰动的因素较多。总之，钻取冰芯的位置越高、地形越平、冰层越厚越好。

钻探时间一般根据气候的季节性变化和气象条件来确定，如青藏高原一般选择春秋两季。夏天过于炎热，不利于冰芯的保存和运输；冬季风太大，在冰川上穿行很危险。而春秋两季温度相对较低，此时地面冻结，适于冰芯的保存、运输。此外，由于低温是钻探的理想环境，午夜、凌晨时分便成了钻取冰芯的最佳工作时间。

冰芯提取出来后，首先要对其进行特征描述记录。为保证顺序和层次不乱，需要进行编号，标示出每一段冰芯的上下顺序；防止污染，要进行严格的封装；封装好的样品，将被运到冷库进行保存。

冷库的温度一般为-25℃，在南极可达-50℃。在这种环境条件下，冰芯一般可保存数十年甚至上百年。

气候环境变化兼具全球性与区域性。只有对不同纬度、不同区域过去气候环境变化进行研究，才能揭示变化总貌。

为此，各国科学家在全球多地钻取冰芯，其中在南极钻取的冰芯最多。

获取冰芯后，最重要的一步就是来读这本“无字天书”了。目前，冰芯研究已成为一个多学科交叉性前沿研究领域。随着更多高、精、尖分析仪器运用到冰芯研究领域，科学家们开始不断开拓新的研究领域。许多地球系统中的复杂过程有望通过冰芯研究而得到认识。

迄今为止，几乎所有极地冰芯记录都已穿透了末次冰期的冰层，其中南极“冰穹C”的冰芯记录时间尺度达80万年，记录了8次完整的冰期-间冰期气候旋回和温室气体变化。

热带地区秘鲁的Qelccaya冰帽的冰芯记录也达1500年左右；秘鲁的另一冰芯Hausccran冰芯记录达两万年以上。

青藏高原西昆仑山古里雅冰芯完整地记录了末次间冰期以来的气候环境变化，是目前除了南极、北极冰芯以外，记录最长的中低纬度山地冰芯。

那么目前科学家都从这本“无字天书”中读到了哪些信息？

通过分析在南极钻取的时间尺度最长的“冰穹C”冰芯，科学家已经基本弄清过去80万年以来全球气候变化周期、幅度，以及大气温室气体变化与气候变化之间的关系。研究发现，在过去冰期和间冰期的交替中，二氧化碳含量的变化与气候变化是同步的。

通过对格陵兰岛和南极冰芯进行对比研究，在千年尺度上发现了南北极之间是如何通过冰盖本身的变化跟大洋进行耦合的，弄清了全球气候变化系统的运行机制。另外还有一个最重要的发现，就是证实了过去200年，特别是自工业革命以来，全球温室气体的迅速增加与人类活动（比如化石燃料燃烧）有着直接的关系。

就青藏高原而言，古里雅冰芯记录了过去2000年以来的气温与降水变化。分析表明，高原地区气候变化在万年时间尺度上对太阳辐射率变化的响应要比极地地区强烈得多，从而找到了青藏高原地区是全球气候变化敏感区的有力实证。将古里雅冰芯与1987年钻取的敦德冰芯中的微粒含量进行比对，研究表明，目前青藏高原上正在经历强烈的气候变暖过程。