stanford-oval/wikipedia huggingface dataset:
ליבת קרח

דגימת ליבת קרח שנלקחה ממקדחה. צילום – לוני תומפסון, מרכז חקר הקוטב על שם ריצ'רד בירד
ליבת קרח היא דגימת ליבה שמסירים בדרך כלל משכבת קרח או מקרחון הרים גבוה. הקרח נוצר מהצטברות שכבות שלג במשך השנים, ולכן השכבות התחתונות ישנות יותר מהעליונות. ליבת קרח מכילה קרח שנוצר לאורך טווח שנים ממושך. ליבות נקדחות במקדחי יד לשם הוצאת ליבה רדודה או במקדחות מכניות-חשמליות, לעומק של למעלה משלושה קילומטרים, ומכילות קרח שגילו עד 800,000 שנה.
ניתן להשתמש בתכונות הפיזיקליות של הקרח ושל החומר הכלוא בו לשחזור האקלים בטווח הגילים של הליבה. הפרופורציות של איזוטופי חמצן ומימן שונים מספקות מידע על טמפרטורות בימי קדם, וניתן לנתח את האוויר הכלוא בבועות זעירות כדי לקבוע את רמת הגזים האטמוספיריים, כמו פחמן דו-חמצני. מכיוון שזרימת החום בשכבת קרח גדולה היא איטית מאוד, טמפרטורת חור הקידוח היא אינדיקטור נוסף לטמפרטורה בעבר. ניתן לשלב נתונים אלה כדי למצוא את מודל האקלים המשקף בצורה המדויקת ביותר את הנתונים הזמינים.
זיהומים בליבות קרח עשויים להיות תלויים במיקום. אזורי חוף כוללים בדרך כלל יותר חומר ממוצא ימי, כגון יונים במלח ים. ליבות קרח בגרינלנד מכילות שכבות של לס המתאימות לתקופות קרות ויבשות בעבר, כאשר מדבריות קרים נסחפו ברוח. אלמנטים רדיואקטיביים, שמקורם טבעי או שנוצרו בניסויים גרעיניים, יכולים לשמש לתארוך שכבות קרח. כמה אירועים וולקניים חזקים שלחו חומרים ברחבי העולם, והשאירו חתימה בליבות קרח רבות ושונות, בהן ניתן להשתמש כדי לסנכרן את מאזני הזמן שלהן.
ליבות קרח נחקרו מאז תחילת המאה ה-20, וכמה ליבות שנקדחו בהשראת השנה הגאופיזית הבין-לאומית (1957–1958) הגיעו לעומקים של למעלה מ-400 מ', שיא שנשבר בשנות השישים בקידוח לעומק 2,164 מ' בתחנת בירד באנטארקטיקה. פרויקטים של קידוחי קרח סובייטים באנטארקטיקה כוללים עשורים של עבודה בתחנת ווסטוק, כשהליבה העמוקה ביותר הגיעה לעומק של 3,769 מ'. לאורך השנים נקדחו ליבות עמוקות רבות אחרות באנטארקטיקה, בהן פרויקט מדף הקרח המערבי באנטארקטיקה, וליבות המנוהלות על ידי הסקר האנטארקטי הבריטי והמשלחת המדעית הבין-אנטארקטית (International Trans-Antarctic Scientific Expedition – ITASE) (אנ'). בשנות השבעים החל בגרינלנד רצף פרויקטים שיתופיים, והראשון שבו היה פרויקט מדף הקרח בגרינלנד (East Greenland Ice-Core Project); היו מספר פרויקטים של מעקב, כאשר האחרון, פרויקט ליבת הקרח של מזרח גרינלנד, נועד להשלים קידוח ליבה עמוק במזרח גרינלנד בשנת 2020 אך השלמתו נדחתה.
מבנה יריעות קרח וליבות

ליבת קרח היא עמוד אנכי שנקדח דרך קרחון ודוגם את השכבות שנוצרו דרך מחזור שנתי של שלג ושל שלג נמס. כאשר השלג מצטבר, כל שכבה נלחצת על גבי השכבות התחתונות, מה שהופך אותן לדחוסות יותר עד שהן הופכות לשכבת שלג ישנה, הנקראת פירן (Firn) (אנ'). פירן אינו צפוף מספיק כדי למנוע בריחת אוויר; אך בצפיפות של בערך 830 ק"ג / מ' 3 הוא הופך לקרח, והאוויר שבפנים אטום, כך שבועות אוויר לוכדות את הרכב האטמוספירה בזמן שנוצר הקרח. העומק שבו תהליך זה קורה משתנה עם המיקום, אך בגרינלנד ובאנטארקטיקה הוא נע בין 64 מ' עד 115 מ'. מכיוון שקצב ירידת השלג משתנה מאתר לאתר, הגיל של הפירן כשהוא הופך לקרח מגוון מאוד. במחנה הפסגה (Summit Camp) בגרינלנד עומקו 77 מ' והקרח בן 230 שנה; בכיפה C באנטארקטיקה עומקו 95 מ' וגילו 2,500 שנה. ככל שנבנות שכבות נוספות, הלחץ עולה, ובסביבות 1,500 מ' מבנה הגביש של הקרח משתנה ממשושה לקובייתי, ומאפשר למולקולות אוויר לנוע אל גבישי הקוביות וליצור סריגים (Clathrate compound). הבועות נעלמות והקרח הופך לשקוף יותר.
שניים או שלושה מטרים של שלג עשויים להפוך לפחות מרגל (30 ס"מ בערך) של קרח. המשקל שלמעלה הופך שכבות קרח עמוקות יותר לדקות וזורמות החוצה. קרח הולך לאיבוד בקצוות של הקרחון והופך לקרחונים, או עובר התכה (המסה) בקיץ, והצורה הכללית של הקרחון אינה משתנה באופן ניכר עם הזמן. הזרימה החיצונית יכולה לעוות את השכבות, ולכן רצוי לקדוח ליבות קרח עמוקות במקומות שיש בהם מעט מאוד זרימה. ניתן לאתר מקומות אלה באמצעות מפות של קווי הזרימה.
זיהומים בקרח מספקים מידע על הסביבה ממועד יצירת המשקעים. אלה כוללים פיח, אפר וסוגי חלקיקים אחרים משריפות יערות והרי געש; איזוטופים, כגון בריליום-10, שנוצרו על ידי קרניים קוסמיות; מיקרומטאוריטים; ואבקה. השכבה הנמוכה ביותר של קרחון, המכונה קרח בסיסי, נוצרת לעיתים קרובות ממי נמס תת-קרחוניים שהוקפאו מחדש. עוביה יכול להיות עד 20 מ', ואף על פי שיש לה ערך מדעי (למשל, היא עשויה להכיל אוכלוסיות מיקרוביאליות תת-קרחוניות), לעיתים קרובות היא אינה שומרת מידע סטרטיגרפי (מידע מהימן על תכולת השכבות).
לעיתים קרובות נקדחות ליבות באזורים כמו אנטארקטיקה ומרכז גרינלנד שבהם הטמפרטורה כמעט אף פעם לא חמה מספיק כדי לגרום להתכה, אך השמש בקיץ עדיין יכולה לשנות את השלג. באזורים קוטביים, השמש נראית ביום ובלילה במהלך הקיץ המקומי – ולא נראית במשך כל החורף. עקב כך, היא עשויה לגרום להמראה של שלג ולהשאיר את הסנטימטרים העליונים פחות צפופים. כאשר השמש מתקרבת לנקודה הנמוכה ביותר שלה בשמיים, הטמפרטורה יורדת ונוצרת קרה על השכבה העליונה. הכפור נקבר מתחת לשלג של השנים הבאות ונדחס לשכבות קלות יותר משלג החורף. כתוצאה מכך ניתן לראות רצועות מתחלפות של קרח בהיר יותר וכהה יותר בליבת קרח.
הפקת ליבה > פרויקטים גדולים של ליבות

הלוגיסטיקה של כל פרויקט ליבה מורכבת מכיוון שלרוב קשה להגיע למיקומים הנדרשים, ואלה עשויים להיות סמוכים לקטבים. הפרויקטים הגדולים דורשים שנים של תכנון וביצוע, ובדרך כלל מתנהלים כקונסורציומים בין-לאומיים. פרויקט EastGRIP, למשל, החל בשנת 2017 בקידוחים במזרח גרינלנד. הוא מנוהל על ידי המרכז לקרח ואקלים (מכון נילס בוהר, אוניברסיטת קופנהגן) בדנמרק, וכולל נציגים מ-12 מדינות בוועדה המנחה. במהלך עונת קידוחים, עשרות אנשים עובדים במחנה, ותמיכה לוגיסטית כוללת הובלה אווירית המסופקת על ידי המשמר הלאומי האמריקני באמצעות מטוסי תובלה מסוג הרקולס בבעלות הקרן הלאומית למדע. בשנת 2015 העביר צוות EastGRIP מתקני מחנה מ-NEEM, אתר קידוח קודם בליבת קרח בגרינלנד, לאתר EastGRIP. הקידוחים היו צפויים להימשך עד 2020 לפחות, אך עם פרוץ מגפת הקורונה נדחה סיומם למועד לא ידוע. עונת הקידוחים 2021 בוטלה עקב המגפה.
עיבוד ליבה

יש הבדלים מסוימים בין פרויקט לפרויקט, אך הצעדים הבאים חייבים להתרחש בין קידוח לאחסון סופי של ליבת הקרח.
המקדחה מסירה טבעת קרח סביב הליבה אך אינה חותכת תחתיה. זרוע מנוף קפיצית הנקראת כלב ליבה (core dog) יכולה לשבור את הליבה ולהחזיק אותה במקומה בזמן שהיא מובאת לפני השטח. לאחר מכן מחלצים את הליבה מחבית המקדחה, בדרך כלל על ידי ההנחה שלה באופן שטוח כך שהליבה תוכל להחליק החוצה אל משטח מוכן. יש לנקות את הליבה מנוזל קידוח כשהיא מחליקה החוצה. עבור פרויקט הליבה של WAIS Divide הוקמה מערכת שאיבה. המשטח שמקבל את הליבה צריך להיות מיושר בצורה מדויקת ככל האפשר בהתאמה לחבית המקדחה כדי למזער את הלחץ המכני על הליבה, אשר יכולה להישבר בקלות. טמפרטורת הסביבה נשמרת הרבה מתחת לקפאון, כדי למנוע הלם תרמי.
יומן נשמר ובו מידע אודות הליבה, כולל אורכה והעומק ממנו נשלפה, וניתן לסמן את הליבה כדי להציג את כיוונה. בדרך כלל היא נחתכת לחלקים קצרים יותר. האורך הסטנדרטי בארצות הברית הוא מטר אחד. לאחר מכן מאחסנים את הליבות באתר, בדרך כלל בחלל מתחת לגובה השלג כדי לפשט את תחזוקת הטמפרטורה, אם כי ניתן להשתמש בקירור נוסף. אם יש להסיר נוזל קידוח נוסף, ייתכן ויינשף אוויר מעל הליבות. כל הדגימות הדרושות לניתוח ראשוני נלקחות. הליבה נארזת לאחר מכן, לעיתים קרובות בפוליאתילן, ומאוחסנת למשלוח. אז נוספת אריזה נוספת, כולל חומר ריפוד. כאשר מועברות הליבות מאתר הקידוח, סיפון הטיסה של המטוס אינו מחומם כדי לסייע בשמירה על טמפרטורה נמוכה; כאשר הן מועברות באנייה עליהן להישמר ביחידת קירור.
ישנם מספר אתרים ברחבי העולם המאחסנים ליבות קרח, כגון המעבדה הלאומית לליבת קרח (National Ice Core Laboratory) (אנ') בארצות הברית. מיקומים אלה מאפשרים זמינות של דגימות לבדיקה. חלק ניכר מכל ליבה מאוחסן לניתוחים עתידיים.
עיבוד ליבה > קרח פריך

מעל טווח עומק המכונה "אזור הקרח הפריך" נכלאות בועות אוויר בקרח בלחץ גדול. כאשר מביאים את הליבה לפני השטח, הבועות יכולות להפעיל לחץ העולה על חוזק המתיחה של הקרח, וכתוצאה מכך נוצרים סדקים ורסיסים. בעומקים גדולים יותר האוויר נעלם לתוך סריגים (clathrates) והקרח הופך להיות יציב שוב. באתר WAIS Divide, אזור הקרח הפריך היה מעומק 520 מ' עד עומק 1,340 מ'.
אזור הקרח הפריך בדרך כלל מספק דגימות באיכות ירודה יותר מאשר שאר חלקי הליבה. ניתן לנקוט כמה צעדים כדי להקל על הבעיה. ניתן למקם כלי עזר בתוך חבית המקדחה כדי לסגור את הליבה לפני העלאתה לפני השטח, אך הדבר מקשה על ניקוי נוזל הקידוח. בקידוח מינרלים, מכונות מיוחדות יכולות להעלות דגימות ליבה אל פני השטח בלחץ, אך זה יקר מדי למיקומים הבלתי נגישים של רוב אתרי הקידוח. שמירה על מתקני העיבוד בטמפרטורות נמוכות מאוד מגבילה זעזועים תרמיים. ליבות שבירות ביותר על פני השטח, ולכן גישה אחרת היא לפרק אותם לאורך של 1 מ' בחור. הכנסת הליבה מקנה המקדחה לרשת עוזרת לשמור עליה מגובשת אם היא מתנפצת. לעיתים קרובות מניחים ליבות שבירות לנוח באחסון באתר המקדחה למשך זמן מה, עד שנה שלמה בין עונות הקידוח, כדי לתת לקרח לשחרר לחץ בהדרגה.
מידע מליבת הקרח > ניתוח חזותי

השכבות בליבות נראות לעין. הן תואמות למשקעי שלג שנתיים באתר הליבה. אם זוג בורות נחפר בשלג טרי עם קיר דק ביניהם ואחד מהבורות מקורה, צופה בבור המקורה יראה את השכבות שנחשפות באור השמש. בור בעמק של מטר וחצי עשוי להראות החל משנת שלג ועד מספר שנים של שלג, תלוי במיקום. מוטות שנותרו בשלג משנה לשנה מראים את כמות השלג המצטבר מדי שנה, וכך ניתן לוודא שהשכבה הנראית בבור השלג תואמת ירידת שלג של שנה אחת.
במרכז גרינלנד שנה טיפוסית עשויה לייצר שניים או שלושה מטרים של שלג חורף, בתוספת כמה סנטימטרים של שלג קיץ. כאשר זה הופך לקרח, שתי השכבות תהיינה בעובי של לא יותר מרגל של קרח. שכבות שלג הקיץ יכילו בועות גדולות יותר משכבות החורף, כך שנקודות (או שטחי) המעבר בין השכבות נותרות גלויות, מה שמאפשר לתארך ליבה ולקבוע את גיל כל שכבה. כשהעומק גדל עד לנקודה בה מבנה הקרח משתנה והבועות אינן נראות יותר, כבר לא ניתן לזהות את ההבדלים בין השכבות. שכבות אבק עשויות להיראות מנקודה זו כלפי מטה. קרח מליבות גרינלנד מכיל אבק המובל על ידי רוח; האבק מופיע בצורה הברורה ביותר בסוף החורף ונראה כשכבות אפורות בצבע עננים. שכבות אלה חזקות יותר וקל יותר לראותן. הן מייצגות זמנים בעבר בהם אקלים כדור הארץ היה קר, יבש וסוער.
כל שיטה לספירת שכבות נקלעת בסופו של דבר לקשיים שכן זרימת הקרח גורמת לשכבות להיות דקות יותר וקשה יותר לראותן בעומק רב יותר. הבעיה חריפה יותר במקומות שבהם הצטברות הקרח גבוהה; אתרי הצטברות נמוכים, כגון מרכז אנטארקטיקה, חייבים לתארך בשיטות אחרות. לדוגמה, בווסטוק, ספירת שכבות אפשרית רק עד גיל 55,000 שנה.
כשיש נמס של קיץ, השלג המומס מתפזר נמוך יותר בשלג, ולשכבת הקרח שנוצרת יש מעט מאוד בועות ולכן קל לזהות אותה בבדיקה חזותית של הליבה. זיהוי שכבות אלה, הן מבחינה ויזואלית והן על ידי מדידת צפיפות הליבה מול העומק, מאפשר חישוב של אחוז תכונות התכה-melt-feature – MF. ‏100% פירושו שכל שכבת שלג בכל שנה מראה עדויות להתכה. חישובי MF נעשים בממוצע על פני מספר אתרים או פרקי זמן ארוכים על מנת להציג את הנתונים באופן רציף וקוהרנטי. נתוני MF לאורך זמן חשפו שינויים באקלים והראו כי מאז סוף המאה ה-20 קצב ההמסה גדל.
בנוסף לבדיקה ידנית ולרישום תכונות שזוהו בבדיקה חזותית, ניתן לסרוק ליבות באופן אופטי כך שתיעוד דיגיטלי יהיה זמין באופן חזותי. לשם כך נדרש חיתוך הליבה לאורך, כך שנוצר משטח ישר.
מידע מליבת הקרח > ניתוח איזוטופי

ניתן להשתמש בהרכב האיזוטופי של החמצן שבליבה כדי לדגם את היסטוריית הטמפרטורה של יריעת הקרח. לחמצן שלושה איזוטופים יציבים, 16O, 17O ו-18O. היחס בין 18O ו-16O מציין את הטמפרטורה כשירד השלג. 16O קל יותר מ-18O, ולכן במים המכילים 16O מעט יותר סביר שה-16O יהפוך לאדים, ובמים המכילים 18O סביר יותר כי 18O יתעבה מאדים לגבישי גשם או שלג. בטמפרטורות נמוכות ההבדל בולט יותר. השיטה הסטנדרטית לתיעוד היחס בין 18O ל-16O היא חיסור היחס בתקן המכונה סטנדרט של מי אוקיינוס (VSMOW):
\mathrm {\delta ^{18}O} ={\Biggl (}\mathrm {\frac {{\bigl (}{\frac {^{18}O}{^{16}O}}{\bigr )}_{sample}}{{\bigl (}{\frac {^{18}O}{^{16}O}}{\bigr )}_{SMOW}}} -1{\Biggr )}\times 1000\ ^{o}\!/\!_{oo},
כאשר הסימן ‰ מציין חלקים לאלף. שילוב של מדידות 18O δ של מדגם ליבת קרח עם טמפרטורת הקידוח בעומק ממנו הגיעה, מספק מידע נוסף, ובמקרים מסוימים מוביל לתיקונים משמעותיים לטמפרטורות הנגזרות מנתוני 18O δ לא בכל הקידוחים ניתן להשתמש בניתוחים אלה. אם האתר חווה המסה משמעותית בעבר, הקידוח כבר לא ישמור על תיעוד טמפרטורה מדויק.
ניתן להשתמש גם ביחסי מימן לחישוב היסטוריית הטמפרטורה. דאוטריום (2H, או D) כבד יותר ממימן (1H) וגורם לכך שלמים יהיה סיכוי רב יותר להתעבות ופחות להתאדות. ניתן להגדיר יחס δD באותו אופן כמו 18O δ. קיים קשר ליניארי בין δ18O ל-δD:
\mathrm {\delta D} =8\times \mathrm {\delta ^{18}O} +\mathrm {d} ,
כאשר d הוא עודף הדאוטריום. פעם חשבו שמשמעות הדבר היא שאין צורך למדוד את שני היחסים בגרעין נתון, אך בשנת 1979 הראו מרליבט וג'וזל (Merlivat and Jouzel) כי עודף הדאוטריום משקף את הטמפרטורה, הלחות היחסית ומהירות הרוח של האוקיינוס שהוא מקור הלחות. מאז נהוג למדוד את שניהם.
רישומי איזוטופ מים שנותחו בליבות ממחנה Century ו-Dye 3 בגרינלנד היו מכריעים בגילוי אירועי דנסגרד-אשגר (אנ') – התחממות מהירה עם תחילתו של עידן בין-קרחוני, ואחריה התקררות איטית יותר. יחסים איזוטופיים אחרים נחקרו, למשל היחס בין 13C ו-12C שיכול לספק מידע על שינויים קודמים במחזור הפחמן. שילוב מידע זה עם רשומות של רמות פחמן דו-חמצני, המתקבל גם מליבות קרח, מספק מידע על המנגנונים העומדים מאחורי שינויים בשכיחותו של יסוד זה לאורך זמן.
מידע מליבת הקרח > דגימה פלאו-אטמוספירית

בשנות השישים נמצא כי ניתוח האוויר שנלכד בליבות קרח מספק מידע שימושי על הפליאו-אטמוספירה, אך רק בסוף שנות השבעים פותחה שיטת מיצוי אמינה. תוצאות מוקדמות הראו כי ריכוז הפחמן הדו-חמצני היה 30% פחות בשיא התפשטות הקרחונים האחרונה (אנ') מאשר לפני תחילת העידן התעשייתי. אחת השיטות למדוד את רמות הפחמן הדו-חמצני האטמוספירי לאורך מאות אלפי שנים היא "בדיקת ליבות קרח שנשלפו מקידוחים בקרחונים. הקרח מכיל בועות זעירות שנלכדו בו שנה אחר שנה, והן יכולות ללמד אותנו על הרכב האטמוספירה לאורכו של סולם זמנים ממושך מאוד. התברר כי ב-200 השנים שחלפו מאז המהפכה התעשייתית, ריכוז הפחמן הדו-חמצני האטמוספירי עלו לרמות גבוהות יותר מכפי שהיו זה קרוב למיליון שנה." מחקר נוסף הוכיח מתאם אמין בין רמות הפחמן הדו-חמצני לבין הטמפרטורה המחושבת מנתוני איזוטופ קרח.
CH4 (מתאן) מיוצר באגמים וביצות, ולכן כמותו באטמוספירה מתואמת עם חוזק המונסונים, אשר בתורם מתואמים עם עוצמת קרינת הקיץ (Solar irradiance) בקווי הרוחב הנמוכים. הקרינה תלויה במחזורי מילנקוביץ', שבדיקת מחזורי הזמן שלהם זמינה ממקורות אחרים, ולכן ניתן להשתמש ב-CH4 לקביעת הקשר בין עומק הליבה לגיל. רמות N2O (תחמוצת החנקן) מתואמות גם עם מחזורי קרחונים, אם כי בטמפרטורות נמוכות הגרף שונה במקצת מהגרפים של CH4 ושל CO2. באופן דומה, היחס בין N2 (חנקן) ו-O2 (חמצן) יכול לשמש לתארוך ליבות קרח: כשהאוויר נלכד בהדרגה על ידי השלג שהופך לקרח, O2 אובד ביתר קלות מאשר N2, והכמות היחסית של O2 מתואמת עם עוצמת קרינת הקיץ המקומית. משמעות הדבר היא שהאוויר הלכוד שומר, ביחס של O2 ל-N2, תיעוד של קרינת הקיץ, ושילוב נתונים אלה עם נתוני מחזור מילנקוביץ' מהווה מערכת תיארוך ליבה של קרח.
פעפוע בתוך שכבת הקרח גורם לשינויים אחרים שניתן למדוד. כוח המשיכה גורם להעשרת מולקולות כבדות יותר בתחתית עמוד גז, כאשר כמות ההעשרה תלויה בהבדל המסה בין המולקולות. טמפרטורות קרות יותר גורמות למולקולות כבדות להתעשר יותר בתחתית העמודה. תהליכי חלוקה כימית (אנ') אלה באוויר כלוא נקבעים על ידי מדידת היחס 15N/14N ושל ניאון, קריפטון וקסנון. הם שימשו כדי להסיק את עובי שכבת הקרח ולקבוע מידע פליאוקלימטי אחר כגון טמפרטורות אוקיינוס ממוצעות בעבר. חלק מהגזים כגון הליום יכולים להתפזר במהירות דרך קרח, ולכן לעיתים יש צורך לבדוק אם "הגזים הנמלטים" הללו נמצאים, תוך מספר דקות משליפת הליבה, כדי להשיג נתונים מדויקים. כלורופלואורו-פחמנים (CFC) התורמים לאפקט החממה וגורמים גם לאובדן אוזון בסטרטוספירה, ניתן לתארך בליבות קרח לשנים שלאחר 1950 לערך; כמעט כל ה-CFC באטמוספירה נוצר על ידי פעילות אנושית.
ליבות גרינלנד, בתקופות של מעבר אקלימי, עשויות להראות עודף CO2 בבועות אוויר כאשר הן עוברות אנליזה, בגלל ייצור CO2 על ידי זיהום חומצי בדגימת הליבה וכן אלקליין.
מידע מליבת הקרח > כימיה של הקרחונים

שלג קיץ בגרינלנד מכיל מעט מלח ים, שננשף מהמים שמסביב; יש פחות ממלח זה בחורף, כאשר חלק גדול משטח הים מכוסה קרח דחוס. באופן דומה, מימן על-חמצני מופיע רק בשלג קיצי מכיוון שייצורו באטמוספירה דורש אור שמש. ניתן לזהות שינויים עונתיים אלה מכיוון שהם מובילים לשינויים במוליכות החשמלית של הקרח. הצבת שתי אלקטרודות עם מתח גבוה ביניהן על פני ליבת הקרח נותנת מדידה של המוליכות באותה נקודה. גרירתן לאורך הליבה ותיעוד המוליכות בכל נקודה נותנים גרף המציג מחזוריות שנתית. גרפים כאלה מזהים גם שינויים כימיים הנגרמים כתוצאה מאירועים שאינם עונתיים כמו שריפות יער והתפרצויות געשיות גדולות. כאשר ניתן לזהות אירוע וולקני ידוע, כמו התפרצות לאקי באיסלנד בשנת 1783, ברשומת ליבת הקרח, הזיהוי מספק בדיקה צולבת לגיל שנקבע על ידי ספירת שכבות. ניתן לזהות חומר מלאקי בליבות קרח גרינלנד, אך חומר זה לא התפשט עד אנטארקטיקה; ההתפרצות של טמבורה באינדונזיה בשנת 1815 העיפה חומר לסטרטוספירה, וניתן לזהותה גם בליבות קרח גרינלנד וגם באנטארקטיקה. אם תאריך ההתפרצות אינו ידוע, אך ניתן לזהותו במספר ליבות, אזי תיארוך הקרח יכול בתורו לתת תאריך להתפרצות, אשר לאחר מכן יכול לשמש כשכבת ייחוס. כך נעשה, למשל, בניתוח האקלים בתקופה שבין 535 ל-550 לספירה, תקופה שנחשבה כמושפעת מהתפרצות טרופית אחרת שאינה מוכרת ממקורות אחרים, התפרצות שארעה בשנת 533 לספירה; אך התברר כי זו נגרמה משתי התפרצויות, אחת בשנת 535 או בתחילת 536 לספירה, ושנייה בשנת 539 או 540 לספירה. ישנן גם נקודות התייחסות עתיקות יותר, כמו התפרצות אגם טובה לפני כ-72,000 שנה.
יסודות ומולקולות רבות אחרות התגלו בליבות קרח. בשנת 1969 התגלה כי רמות העופרת בקרח גרינלנד גדלו בפקטור של למעלה מ-200 מאז ימי טרום התעשייה, ונרשמו גם עליות ביסודות אחרים המיוצרים בתהליכים תעשייתיים, כגון נחושת, קדמיום ואבץ. נוכחות של משקעי חומצה חנקתית וחומצה גופרתית (HNO3 ו-H2SO4) מתואמת עם בעירת הדלק הגוברת לאורך זמן. Methanesulfonate (MSA) (CH3SO−3) מיוצר באטמוספירה על ידי אורגניזמים ימיים, כך שרשומות ליבת הקרח של MSA מספקות מידע על ההיסטוריה של הסביבה האוקיאנית. מי חמצן (H2O2) ופורמלדהיד (HCHO) נחקרו, יחד עם מולקולות אורגניות כגון פחמן שחור המקושרות לפליטת צמחייה ושריפות יער. מינים מסוימים, כגון סידן ואמוניום, מראים שונות עונתית חזקה. בחלק מהמקרים יש תרומות ממספר מקורות למין מסוים: למשל, Ca ++ מגיע מאבק וגם ממקורות ימיים; הקלט הימי גדול בהרבה מקליטת האבק, ואף על פי ששני המקורות מגיעים לשיא בתקופות שונות של השנה, האות הכללי מראה שיא בחורף, כאשר הקלט הימי מרבי. ניתן למחוק אותות עונתיים באתרים שבהם ההצטברות נמוכה, על ידי רוחות על פני השטח; במקרים אלה לא ניתן לתארך שכבות קרח בודדות בין שתי שכבות ייחוס.
חלק ממשקעי המינים הכימיים עשויים לקיים אינטראקציה עם הקרח, כך שמה שמתגלה בליבת קרח אינו בהכרח מה שהופקד במקור. דוגמאות כוללות HCHO ו-H2O2. סיבוך נוסף הוא שבאזורים עם שיעורי הצטברות נמוכים, המשקע מערפל יכול להגדיל את הריכוז בשלג, לפעמים עד למצב בו ניתן להעריך את ריכוז האטמוספירה הערכת יתר בפקטור של שתיים.
מידע מליבת הקרח > רדיונוקלידים

קרניים קוסמיות מייצרות 10Be באטמוספירה בקצב שתלוי בשדה המגנטי הסולארי. עוצמת השדה קשורה לעוצמת קרינת השמש, ולכן הרמה של 10Be באווירה היא סמן לאקלים. ספקטרומטר מסה יכול לזהות את הרמות הנמוכות של 10Be בתוך ליבות קרח, ברמה של כ-10,000 אטומים בגרם קרח, וניתן להשתמש בהם כדי לספק תיעוד ארוך טווח של פעילות השמש. טריטיום (3H) שנוצר על ידי ניסוי נשק גרעיני בשנות החמישים והשישים, זוהה בליבות קרח, וגם <sup id="mwApE">36</sup> Cl וגם 239Pu נמצאו בליבות קרח באנטארקטיקה ובגרינלנד. כלור-36, אשר זמן מחצית החיים שלו היא 301,000 שנה, שימש לתארוך ליבות, כמו גם קריפטון (85Kr), עם מחצית חיים של 11 שנים, עופרת (210Pb, 22 שנים), וסיליקון (32Si, 172 שנים).
מידע מליבת הקרח > מקורות מידע נוספים

מטאוריטים ומיקרומטאורים שנוחתים על קרח קוטבי מרוכזים לעיתים בתהליכים סביבתיים מקומיים. לדוגמה, ישנם מקומות באנטארקטיקה בהם הרוחות מאדות קרח מפני השטח ומרכזות את המוצקים שנותרו מאחור, כולל מטאוריטים. בריכות מי נמס יכולות גם הן להכיל מטאוריטים. בתחנת הקוטב הדרומי מומס קרח בבאר כדי לספק מים, ומשאיר מיקרומטאורים. אלה נאספו על ידי "שואב אבק" רובוטי ונבדקו, מה שהביא לשיפור ההערכות של שטפם והתפלגותם. הבאר איננה ליבת קרח, אך ידוע גיל הקרח שנמס ולכן ניתן לקבוע את גיל החלקיקים שהועלו אל פני השטח. הבאר נעשית עמוקה יותר בכ-10 מ' בכל שנה, כך שהמיקרומטאוריטים שנאספו בשנה נתונה עתיקים בכ-100 שנה מאלו של השנה הקודמת. אבקה, מרכיב חשוב מליבות משקעים, נמצאת גם היא בליבות קרח. היא מספקת מידע על שינויים בצמחייה.
מידע מליבת הקרח > נתונים פיזיקליים

בנוסף לזיהומים בליבה ולהרכב המים האיזוטופי, נבחנות התכונות הפיזיקליות של הקרח. תכונות כגון גודל הגביש ומבנה הגביש יכולות לחשוף את ההיסטוריה של דפוסי זרימת הקרח בשכבת הקרח. ניתן להשתמש בגודל הגביש לקביעת תאריכים, אם כי רק בליבות רדודות.
תולדות חקר ליבות הקרח > שנים מוקדמות

ב-1841 וב-1842 קדח לואי אגאסי קידוחים בקרחון אונטראר בהרי האלפים; אלה נקדחו במוטות ברזל ולא הופקו מהם ליבות. הקידוח העמוק ביותר שהושג היה בעומק 60 מטר. משלחתו של אריך פון דריגאלסקי באנטארקטיקה ב-1902 וב-1903, משלחת גאוס, קדחה חורים בעומק 60 מטר בקרחון מדרום לאיי קרגואלן וכן מדדה טמפרטורה. המדען הראשון שיצר כלי לדגימת שלג היה ג'יימס א' צ'רץ' (James E. Church) (אנ'), שתואר על ידי פאבל טללאי כ"אבי חקר השלג המודרני". בחורף 1908–1909 הקים צ'רץ' צינורות פלדה עם חריצים וראשי חיתוך כדי לשלוף ליבות שלג מעומק שלושה מטר. התקנים דומים נמצאים בשימוש כיום, אך הם שונו כדי לאפשר דגימה לעומק של כתשעה מטר. הם נדחפים לשלג ומסובבים ביד.
המחקר השיטתי הראשון של שכבות שלג ושל משטח שלג נוקשה (firn) היה על ידי ארנסט זורגה (Ernst Sorge), שהיה שותף במסעו של אלפרד וגנר למרכז גרינלנד בשנים 1930–1931. זורגה חפר בור בעומק 15 מטר לבדיקת שכבות השלג, ותוצאותיו שימשו מאוחר יותר לקביעת נוסאות וחוק הצפיפות של זורגה על ידי אנרי בדר, שהמשיך לבצע עבודות ליבה נוספות בצפון מערב גרינלנד בשנת 1933. בראשית שנות החמישים של המאה העשרים, משלחת SIPRE (אנ') לקחה דגימות בור מחלק גדול משטח הקרח בגרינלנד, והשיגה נתונים ראשוניים על יחס איזוטופ של חמצן. שלוש משלחות אחרות בשנות החמישים החלו בעבודות הליבה לקרח: משלחת אנטארקטית נורווגית-בריטית-שוודית (NBSAE), בארץ המלכה מוד באנטארקטיקה; פרויקט המחקר של שדה הקרח ג'ונו (JIRP), באלסקה; ו-Expeditions Polaires Françaises, במרכז גרינלנד. איכות הליבה הייתה ירודה, אך עבודה מדעית מסוימת נעשתה בהתבסס על הקרח שנאסף.
בשנה הגיאופיזית הבין-לאומית (1957–1958) הוגבר המחקר הגלסיולוגי (חקר הקרחונים, מ-glacier) ברחבי העולם, כאשר אחת ממטרות המחקר הייתה חקר ליבות עמוקות באזורי קוטב. SIPRE ערכה ניסויי קידוח בשנת 1956 (עד עומק של 305 מ') ובשנת 1957 (עד 411 מ') באתר 2 בגרינלנד; הליבה השנייה, בעזרת הניסיון שהושג בקידוח של השנה הקודמת, הושגה במצב טוב בהרבה, עם פחות פערים. באנטארקטיקה, ליבה בעומק 307 מ' נקדחה בתחנת בירד בשנים 1957–1958, וליבה בעומק 264 מ' נקדחה באמריקה הקטנה, על מדף הקרח רוס, בשנה שלאחר מכן. ההצלחה של קידוח הליבה IGY הובילה לעניין מוגבר בשיפור קדיחת הליבה, ובעקבותיה פרויקט CRREL ב-Camp Century, שם נקדחו שלושה חורים בתחילת שנות ה-60, העמוק ביותר הגיע לבסיס מדף הקרח בעומק 1,387 מ' ביולי 1966. המקדחה ששימשה ב-Camp Century הועברה לתחנת בירד, שם נקדח בסלע חור בעומק 2,164 מ' לפני שהמקדחה קפאה בקידוח על ידי מי נמס מתחת לקרח והקודחים נאלצו לנטוש אותה.
פרויקטים צרפתיים, אוסטרליים וקנדיים משנות השישים והשבעים כוללים קידוח ליבה בכיפה C באנטארקטיקה בעומק 905 על ידי CNRS; קידוח ליבה ב-Law Dome על ידי משלחת החקר האנטארקטית הלאומית של אוסטרליה החל משנת 1969 לעומק 382 מ'; וחשיפת ליבות הקרח של דבון על ידי צוות קנדי בשנות השבעים.
תולדות חקר ליבות הקרח > ליבות עמוקות באנטארקטיקה

פרויקטים של קידוחי קרח סובייטים החלו בשנות החמישים, בארץ פרנץ יוזף, הרי אורל, נוביה זמליה, ובמירני ובווסטוק שבאנטארקטיקה. לא כל הקדיחות המוקדמות הללו הסתיימו בהפקת ליבות. במהלך העשורים הבאים נמשכה העבודה במספר מיקומים באסיה. הקידוחים באנטארקטיקה התמקדו בעיקר במירני ובווסטוק, כאשר סדרת קידוחים עמוקים בווסטוק החלה בשנת 1970. הקידוח העמוק הראשון בווסטוק הגיע לעומק של 506.9 מ' באפריל 1970; עד 1973 הושג עומק של 952 מ'. ווסטוק 2 נקדח בין השנים 1971 ל-1976 והגיע לעומק של 450 מ'. ווסטוק 3 הגיע לעומק של 2,202 מ' בשנת 1985, לאחר שש עונות קידוח. ווסטוק 3 היה הגרעין הראשון שאחזר קרח מתקופת הקרחונים הקודמת, לפני 150,000 שנה. הקידוחים הופרעו בשריפה במחנה בשנת 1982, אך קידוחים נוספים החלו בשנת 1984, ובסופו של דבר הגיעו לעומק של 2,546 מ' בשנת 1989. קידוח הליבה החמישית של ווסטוק החל בשנת 1990, והגיע לעומק של 3,661 מ' בשנת 2007, ומאוחר יותר ל-3,769 מ'. הגיל המשוער של הקרח בעומק 3,310 מ' הוא 420,000 שנה; מתחת לאותה נקודה קשה לפרש את הנתונים בצורה מהימנה בגלל ערבוב הקרח.
EPICA (אנ'), פרויקט שיתוף פעולה אירופי לשם קידוח ליבות קרח, הוקם בשנות התשעים, ויזם שני קידוחים במזרח אנטארקטיקה: קידוח בכיפה C הגיע לעומק 2,871 מ' בשתי עונות קידוח בלבד, אך נדרשו ארבע שנים נוספות להגיע לסלע בעומק 3,260 מ'; קידוח בתחנת קונן (Kohnen) הגיע לסלע בעומק 2,760 מ' בשנת 2006. בליבת כיפה C היו שיעורי הצטברות קרח נמוכים מאוד, ופירוש הדבר הוא שהליבה מתעדת פרק זמן ממושך ביותר; בסוף הפרויקט התפרש המידע השימושי על טווח של 800,000 שנה.
ליבות עמוקות אחרות באנטארקטיקה כללו פרויקט יפני בכיפה F, שהגיע לעומק של 2,503 מ' בשנת 1996, ליבה שהתיארוך המשוער של תחתיתה הוא 330,000 שנה; וקידוח מאוחר יותר באותו אתר, שהגיע לעומק 3,035 מ' בשנת 2006, קידוח שלפי האומדן הגיע לקרח בן 720,000 שנה. צוותים אמריקאים קדחו בתחנת מקמרדו בשנות התשעים ובכיפת טיילור (עומק של 554 מ' בשנת 1994) וכיפת הקרח סיפל (עומק של 1,004 מ' בשנת 1999). שתי הליבות הגיעו לקרח מתקופת הקרח האחרונה (אנ') שהחלה לפני כ-115,000 שנה. פרויקט מדף הקרח המערבי באנטארקטיקה (WAIS), שהושלם בשנת 2011, הגיע לעומק של 3,405 מ'; באתר יש הצטברות שלג גבוהה ולכן הקרח מתעד רק 62,000 שנים, אך כתוצאה מכך, הליבה מספקת נתונים ברזולוציה גבוהה לתקופה שהקרח מכסה. ליבה בעומק 948 מ' נקדחה באי ברקנר על ידי פרויקט שניהל הסקר האנטארקטי הבריטי בין השנים 2002–2005, ליבה שהגיעה עד תקופת הקרחונים האחרונה; ופרויקט ITASE בניהול איטלקי השלים קידוח של ליבה בעומק 1,620 מ' בכיפת טלוס (Talos Dome) בשנת 2007.
בשנת 2016 הושגו ליבות מגבעות אלן באנטארקטיקה, באזור בו קרח עתיק נמצא בסמוך לפני השטח. הליבות תוארכו בתיארוך אשלגן-ארגון; תארוך ליבה של קרח מסורתי אינו אפשרי שם, מכיוון שלא כל השכבות היו קיימות. נמצא כי הגרעין העתיק ביותר כולל קרח מלפני 2.7 מיליון שנה – הקרח העתיק ביותר שתוארך מליבה.