Delta ¹⁸O
Les glaciologues parviennent à reconstituer l`histoire climatique de la Terre en étudiant les carottes de glace prélevées aux pôles. Ils étudient entre autre la composition isotopique des glaces.
L'oxygène est un mélange de trois isotopes naturels: 16O (99,76%), 17O (0,04%) et 18O (0,20%). Cet oxygène se retrouve dans le cycle de l’eau (H2O), mais comme l'eau issue de l’isotope lourd 18O se déplace plus difficilement que la molécule issue de l'isotope léger 16O, on observe ce qu'on appelle un fractionnement isotopique. Ainsi l'eau "lourde" s’évapore moins facilement que l'eau "légère" mais retombe plus fréquemment avec les précipitations. L'intensité de ce fractionnement est directement reliée à la température
Plus on se déplace vers les pôles, moins les nuages et donc les précipitations contiennent l'isotope 18O. La glace des calottes polaires est donc plus pauvre en isotope lourd que les océans, et ce d’autant plus que le climat est froid.
Ainsi, pour les glaciologues, une glace pauvre en 18O témoigne d’une époque de climat froid alors qu’une glace moins pauvre en 18O provient d’une époque de climat chaud.
Le Delta-O18 (δ18O) est une mesure de ce rapport d'abondance 18O/16O . Plus l'échantillon contient de 18O plus la mesure δ18O est positive. Inversement δ18O < 0 signifie un déficit en 18O (comparativement à 16O)
L’étude des sédiments marins permet une analyse complémentaire. On y trouve des foraminifères (organismes marins) qui élaborent leurs coquilles à partir des éléments chimiques contenus dans l’eau de mer, dont l’oxygène (sous forme de carbonate de calcium CaCO3). Le même rapport isotopique est mesuré et c'est logiquement qu'on observe que l’évolution du Delta-O18 est l'inverse de celle des calottes glaciaires. Un océan, et donc des sédiments, riche en 18O implique des calottes glaciaires pauvres en 18O et un climat froid.
L’étude des glaces a également permis d’analyser la teneur en CO2 des bulles d’air emprisonnées dans la glace (non représenté sur l'animation). Les scientifiques ont ainsi pu déceler un lien entre cette variable et l’évolution des températures au cours du temps. Grâce à ces différentes mesures, les scientifiques ont pu dater les alternances climatiques sur des centaines de milliers d'années. Ils ont également démontré certaines corrélations comme les concentrations atmosphériques de CO2 et températures.
