歷史地質/冰芯
在本文中，我們將探討如何利用冰芯樣本來獲取古氣候資訊。讀者可能發現閱讀本文之前回顧一下關於冰川的主要文章會很有幫助。
在任何降雪但不會融化（或至少不會完全融化）的地方，積雪將在下一年的降雪之前積累，並且隨著每年的積雪被隨後年份的降雪掩埋，它會從鬆散的雪壓縮成可滲透的粒雪，最後變成不可滲透的冰，此時被稱為閉合。你應該從關於冰川的文章中記住，任何積雪像這樣積累的地方必然會成為積累區一個冰川.
由夏季積雪形成的冰比由冬季積雪形成的冰更輕，密度也更低；因此，如果積累速度超過每年約 4 釐米，我們會得到實際上是年紋層由雪形成的。至少在冰川的上部，如果我們取一個核心樣本，這些年紋層是顯而易見的，正如你在下面的右側照片中所看到的那樣。
冰芯含有可見的年層這一事實意味著，就像湖泊中的年紋層一樣，我們可以從頂部向下計數，併為每個年層指定一個年份。
透過觀察每層的厚度，我們可以量化每年的降雪量，或者至少是未融化的降雪量。也許更有趣的是，我們可以測量水的16O/18O 比率，它作為氣候指標的原因在關於硬組織氣候學的文章中有所討論；我們還可以測量水的1H/2H 比率，它作為氣候指標的原因相同：含有2H 同位素的水分子稍微重一些，因此更容易蒸發。
除了這些資料，當可滲透的粒雪變成不可滲透的冰時，大氣氣泡會困在冰中。這使我們能夠分析過去大氣的成分，並量化影響氣候的氣體，例如二氧化碳 (CO2)、甲烷 (CH4) 和二氧化硫 (SO2)。
此外，與普通沉積物一樣，冰芯將包含風力帶來的顆粒，包括火山灰、花粉和黃土（由冰川作用產生的塵埃）。
我們可以在冰中看到年層的形成，我們也瞭解這種現象背後的機制，即季節變化。為了使年層在特定年份根本不形成，必須完全停止降雪，這是非常不可能的；為了使每年形成多於一層，我們需要一年中有多個溫暖時期，這幾乎是不可能的。
我們還可以透過將冰芯記錄與過去幾個世紀的直接氣候測量結果以及其他氣候代理進行比較，來驗證層中儲存的資料是否反映了氣候。
除此之外，我們可以補充說，本文概述的方法應該有效；畢竟，它們基於非常簡單的物理原理。難道有可能在過去，由重同位素組成水的蒸發比由輕同位素組成水的更容易嗎？或者，在過去，當粒雪閉合時，它會困住除大氣之外的其他物質的氣泡嗎？
因此，冰芯資料的分析在原理上應該是有效的，並且將結果與其他資料的比較證實了它在實踐中確實是有效的。
由於粒雪不會立即變成冰，並且氣泡在粒雪變成冰之前不會被困住，因此我們計算的層的年齡將與困在該層中的大氣的年齡不同。氣體年齡和冰年齡之間的差異（閉合時間）可以高達 7000 年，如沃斯托克冰芯的情況，也可以低至 30 年，如勞穹頂的情況。
可以使用數學方法來恢復比閉合時間更精細尺度的資料；但是，這些方法依賴於已知的閉合時間。現在，氣候在過去已經發生了變化（否則古氣候學將是一門完全沒有必要的科學），因此似乎有可能閉合時間在過去會像現在從一個地方到另一個地方變化一樣，在過去會隨著時間的推移而變化。這給資料引入了一個不確定因素。
另一個問題是，在更深的深度，年層變得越來越不清晰，在某些情況下，它們根本無法辨認。在這種情況下，可以嘗試透過測量埋藏冰的深度和該地點的積累量來估計埋藏冰的年齡，但這隻有在氣候，或者至少降雪量，在每年保持不變的情況下才能完美地實現。如果冰芯中包含火山灰，可以使用放射性測年法對其進行測年，使我們能夠為發現它們的層給出準確的年代，但僅限於所用放射性測年法的精度。
該方法還有一個固有的弱點。根據定義，任何降雪量超過融化速度的地方都必須是積累區一個冰川；對於最讓古氣候學家感興趣的格陵蘭島和南極冰蓋來說，這是積累區一個大陸冰川。而冰川必須從其積累區流向其消融區。簡而言之，冰中的記錄正在不斷被破壞，也正在不斷被創造。從地質學的角度來看，這種情況發生得比較快，為我們提供了一個可以測量數十萬年曆史的記錄；與基於海洋沉積物的代理相比，後者只會被俯衝這種速度慢得多的過程所破壞。
然而，冰芯仍然很有價值，因為冰確實在其孔隙空間中捕獲了空氣，為我們提供了大氣成分的連續記錄。