Ледник
Ледниковый бег ( Исландское произношение: [ˈjœːkʏl̥ˌl̥œyp] ) (буквально «ледниковый ход») — разновидность ледникового прорыва наводнения . [ 1 ] Это исландский термин, принятый в гляциологической терминологии на многих языках. Первоначально оно относилось к хорошо известным подледным прорывным наводнениям в Ватнайёкюдле , Исландия , которые вызваны геотермальным нагреванием, а иногда и подледными извержениями вулканов , но теперь оно используется для описания любого крупного и резкого выброса воды из подледникового или прогляциального озера. /резервуар .
Поскольку йокульхлаупы выходят из гидростатически закрытых озер с уровнем плавания намного выше порога, их пиковый расход может быть намного больше, чем при прорыве краевого или внекраевого озера. Гидрограф . йокульхлауп из Ватнайёкюдля обычно либо поднимается в течение нескольких недель с наибольшим потоком ближе к концу, либо поднимается намного быстрее в течение нескольких часов Предполагается, что эти закономерности отражают плавление каналов и пластовое течение под фронтом соответственно. [ 2 ] Подобные процессы в очень больших масштабах происходили во время дегляциации Северной Америки и Европы после последнего ледникового периода (например, озеро Агассис и Ла-Манш ), а также, предположительно, в более ранние времена, хотя геологическая летопись сохранилась недостаточно хорошо.
Процесс формирования
[ редактировать ]
Генерация подледной воды
[ редактировать ]Подледниковая талая вода может образовываться на поверхности ледника (надледниково), под ледником (базально) или в обоих местах. [ 3 ] [ 4 ] Абляция (плавление поверхности) имеет тенденцию приводить к образованию луж на поверхности. Базальное таяние происходит в результате геотермального теплового потока из земли, который варьируется в зависимости от местоположения, а также в результате нагрева от трения, возникающего в результате движения льда по поверхности под ним. В 1997 году анализ пришел к выводу, что, исходя из базальных темпов производства талой воды, годовая добыча подледниковых вод из одного типичного водосборного бассейна северо-запада Германии составляла 642 × 10 6 м 3 во время последнего вейкзельского оледенения . [ 5 ]
Надледниковый и подледниковый поток воды
[ редактировать ]Талая вода может течь либо над ледником (надледниково), под ледником (подледниково/базально), либо в виде грунтовых вод в водоносном горизонте под ледником в результате гидравлической проницаемости недр под ледником. Если скорость производства превышает скорость потерь через водоносный горизонт, то вода будет собираться в поверхностных или подледных прудах или озерах. [ 5 ]
Признаки надледникового и базального стока различаются в зависимости от зоны прохождения. Надледниковый поток подобен ручьевому потоку во всех поверхностных средах — вода течет из более высоких областей в более низкие под действием силы тяжести . Базальный сток под ледником имеет существенные различия. В базальном потоке вода, либо образующаяся в результате таяния у основания, либо вытягиваемая вниз с поверхности под действием силы тяжести, собирается у подножия ледника в прудах и озерах в кармане, покрытом сотнями метров льда. Если нет пути поверхностного дренажа, вода от таяния поверхности будет стекать вниз и собираться в расщелинах льда, тогда как вода от базального таяния собирается под ледником; любой источник может образовать подледное озеро. Гидравлический напор воды, собранной в нижнем озере, будет увеличиваться по мере того, как вода стекает через лед, пока давление не станет достаточно высоким, чтобы либо проложить путь сквозь лед, либо поднять лед над ним. [ 3 ] [ 6 ]
Эпизодические выпуски
[ редактировать ]Если талая вода накапливается, то сбросы носят эпизодический характер как под континентальными ледниковыми щитами, так и под альпийскими ледниками. Разгрузка происходит, когда вода собирается, вышележащий лед поднимается, и вода движется наружу в виде слоя под давлением или растущего подледного озера. Области, где лед легче всего поднимается (т.е. области с более тонкими ледяными покровами), поднимаются в первую очередь. Следовательно, вода может подниматься вверх по местности, подстилающей ледник, если она движется к участкам с более низким покрывающим льдом. [ 7 ] По мере скопления воды дополнительный лед поднимается до тех пор, пока не образуется путь для высвобождения. [ 8 ]
Если ранее существовавшего канала нет, вода первоначально выпускается в виде йёкульхлаупа с широким фронтом, фронт потока которого может иметь ширину в десятки километров и распространяться тонким фронтом. По мере того как поток продолжается, он имеет тенденцию разрушать нижележащие материалы и вышележащий лед, создавая канал туннельной долины , даже несмотря на то, что пониженное давление позволяет большей части ледникового льда оседать обратно на нижележащую поверхность, перекрывая выход широкого фронта и направляя поток. поток. Направление канала определяется в первую очередь толщиной вышележащего льда, а во-вторых, уклоном подстилающей земли, и можно наблюдать, как он «течет в гору», поскольку давление льда вынуждает воду перемещаться в области с более низким ледяным покровом, пока она не выйдет на поверхность. на ледяном лице. Следовательно, конфигурация различных туннельных долин, образованных конкретным оледенением, дает общее представление о толщине ледника в момент формирования туннельных долин, особенно если первоначальный рельеф поверхности под ледником был ограничен. [ 3 ] [ 4 ]
Быстрые и объемные выбросы вызывают сильную эрозию, о чем свидетельствуют обломки, обнаруженные в туннелях и в устьях туннелей, которые, как правило, представляют собой грубые камни и валуны. Эта эрозионная среда соответствует образованию туннелей глубиной более 400 м и шириной 2,5 км, как это наблюдалось в Антарктике. [ 3 ]
Пиотровский разработал подробную аналитическую модель процесса, которая предсказывает следующий цикл: [ 5 ]
- Талая вода образуется в результате геотермального нагрева снизу. Поверхностная абляционная вода не учитывается, поскольку она будет минимальной в период ледникового максимума, и данные указывают на то, что поверхностные воды не проникают в ледник более чем на 100 метров.
- Талая вода первоначально стекает через подледные водоносные горизонты.
- При превышении гидропроводности субстрата в водоемах скапливается подледная талая вода.
- Воды накапливается достаточно, чтобы вскрыть ледяной завал в долине тоннеля, накопившийся после последнего сброса.
- Долина туннеля сбрасывает излишки талой воды — турбулентный поток тает или размывает лишний лед, а также размывает дно долины.
- По мере падения уровня воды давление снижается до тех пор, пока долины туннеля снова не закроются льдом и поток воды не прекратится.
Человек сработал
[ редактировать ]Подледниковое озеро в Исландии случайно образовалось из-за бурения скважины в вышележащем льду. Авторы предположили, что трещины гидроразрыва и затопление муленов в результате выпадения осадков могут быть естественными причинами йёкульхлаупа. [ 9 ]
Примеры
[ редактировать ]
Хотя йокульхлаупы изначально были связаны с Ватнайокудлем, в литературе о них сообщалось в широком диапазоне мест, включая современную Антарктику, и есть свидетельства того, что они также встречались на Лаврентийском ледниковом щите. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] и скандинавский ледниковый щит во время последнего ледникового максимума . [ 14 ]
Исландия
[ редактировать ]- Мирдалсйокудль подвергается сильным йокульхлаупам во время извержений подледного вулкана Катла , примерно каждые 40–80 лет. По оценкам, извержение 1755 года имело пиковый расход от 200 000 до 400 000 м. 3 / с (от 7 100 000 до 14 100 000 куб футов / с).
- Вулкан Гримсватн часто вызывает крупные лавины из Ватнайёкюдля . Извержение Гьяльпа в 1996 году отправило талую воду на юг, в Гримсватн, что вызвало сход ледника с пиковым потоком 500 000 м. 3 / с (18 000 000 куб футов / с) и продолжалось несколько дней. Это крупнейшее ледниковое наводнение Гримсвотн, когда-либо зарегистрированное.
- Вулкан Эйяфьятлайокудль может вызвать йокульхлаупс. Извержение 2010 года вызвало Йёкульхлауп с пиковым потоком от 2000 до 3000 м. 3 / с (от 71 000 до 106 000 куб футов / с). [ 15 ] [ 16 ]
Работа в Исландии классифицирует йокульхлаупы по происхождению и размеру. Категории происхождения: [ 17 ] : 2 [ 18 ]
- Из окраинных озер, покрытых льдом, например, когда выходной ледник закрывает свободную ото льда боковую долину.
- Греналон был бывшим примером такого озера.
- Из надледникового озера, образовавшегося в результате скопления талой воды во впадине на поверхности ледника.
- В Исландии таких йёкульхлаупов, как правило, мало.
- Из подледникового озера.
- Как правило, они образуются в результате геотермальной активности, как это обнаружено в ледяных котлах восточной и западной Скафты и Гримсвотне .
- Извержение вулкана под ледником (подледное извержение).
- Хотя талая вода может утекать сразу же от места извержения, она также может накапливаться рядом с местом, создавая нестабильный водоем, как это произошло при извержениях Йёкульхлауп из Эйяфьятлайокудля в 2010 году и при извержениях Катлы под Мюрдалсйёкюдлем.
- От таяния после пирокластического потока на снег и лед при эксплозивных извержениях в стратовулканах .
- От набега ледника в прогляциальное озеро или в конце нагона, когда восстанавливается подледниковая дренажная система.
- В 1999 году волна Лангйёкюдля на его выходе из ледника Эйстри-Хагафелльсйёкюдль попала в озеро, которое затем затопило вниз по течению.
- От оползня. На таких горках выделяется значительная потенциальная энергия, которая может вызвать таяние льда и образование паводковых вод, если горка упадет на ледник или вытеснит воду в запрудном ледником озере.
- оползень 1967 года на выходной ледник Стейнсхольтсйокудль в Эйяфьятлайёкюдле . Такое наводнение вызвал
| Шкала размеров | Максимальный поток | Терминология |
|---|---|---|
| 0 | < 1000 м 3 / с (35 000 куб футов / с) | Тонкий наводнение |
| 1 | от 1000 до 3000 м 3 /с (от 35 000 до 106 000 куб футов / с) | Маленькое наводнение |
| 2 | от 3000 до 10 000 м 3 /с (от 110 000 до 350 000 куб. футов/с) | Значительное наводнение |
| 3 | от 10 000 до 30 000 м 3 /с (от 350 000 до 1 060 000 куб. футов/с) | Великое наводнение |
| 4 | от 30 000 до 100 000 м 3 / с (от 1 100 000 до 3 500 000 куб футов / с) | Большое наводнение |
| 5 | > 100 000 м 3 / с (3 500 000 куб футов / с) | Катастрофическое наводнение |
Северная Америка
[ редактировать ]В июле 1994 года покрытое льдом поверхностное озеро вытекло через подледниковый туннель через ледник Годдард в Британской Колумбии прибрежных горах , что привело к образованию йёкульхлаупа. Нагон паводка от 100 до 300 м. 3 /секунда текла на протяжении 11 км через Фэрроу-Крик и заканчивалась в озере Чилко , вызвав значительную эрозию. Ледяная плотина не восстановилась. Подобные йокульхлаупы Британской Колумбии приведены в таблице ниже. [ 19 ]
| Название озера | Год | Пиковый расход (м 3 /с) | Объем (км 3 ) |
|---|---|---|---|
| Алсек | 1850 | 30 | 4.5 |
| Обезьяна | 1984 | 1600 | 0.084 |
| Прилив | 1800 | 5,000-10,000 | 1.1 |
| Донжек | 1810 | 4000-6000 | 0.234 |
| Саммит | 1967 | 2560 | 0.251 |
| Талсеква | 1958 | 1556 | 0.229 |
Когда Лаврентидский ледниковый щит отступил от своей максимальной протяженности примерно 21 000–13 000 лет назад, в восточной части Северной Америки произошли два значительных события изменения маршрута талой воды . Хотя среди геологов до сих пор ведется много споров о том, где произошли эти события, они, вероятно, произошли, когда ледниковый покров отступил с гор Адирондак и низменностей Святого Лаврентия .
- Во-первых, ледниковое озеро Ирокез вытекло в Атлантику в результате катастрофических разливов в долине Гудзона , поскольку отступающая плотина ледникового покрова разрушилась и восстановилась за три йокульхлаупа. Свидетельства масштаба сброса талой воды в долину Гудзона включают глубоко врезанные отложения в долине, большие доли отложений отложений на континентальном шельфе и ледниковые беспорядочные валуны диаметром более 2 метров на внешнем шельфе.
- Позже, когда долина Св. Лаврентия подверглась таянию ледников, ледниковое озеро Кандона вытекло в Северную Атлантику , а последующие дренажные потоки прошли через море Шамплейн и долину Св. Лаврентия. Считается, что этот прилив талой воды в Северную Атлантику из-за Йёкульхлаупа около 13 350 лет назад спровоцировал сокращение термохалинной циркуляции и недолгий холодный период внутри Аллерёда в Северном полушарии . [ 20 ]
- Наконец, озеро Агассис было огромным ледниковым озером, расположенным в центре Северной Америки. Питаемое ледниковым стоком в конце последнего ледникового периода, его площадь была больше, чем все современные Великие озера вместе взятые, и в нем содержалось больше воды, чем содержится во всех озерах мира сегодня. В результате серии событий он истощил от 13 000 до 8 400 BP.
- Кроме того, в Тихий океан произошли крупные дренажные события через ущелье реки Колумбия , получившие название « Наводнение в Миссуле» .
- С 2011 года периодические ледниковые наводнения происходили от бассейна Суицид через ледник Менденхолл в Джуно, Аляска, несколько раз в год. [ 21 ] при этом крупные такие наводнения произойдут летом 2023 и 2024 годов. [ 21 ]
Индия
[ редактировать ]7 февраля 2021 года часть ледника Нанда Деви откололась в результате прорыва ледника Уттаракханд в 2021 году , вызвав прорывное наводнение, сметшее электростанцию. Есть опасения, что погибло более 150 человек. [ 22 ]
Швеция
[ редактировать ]Около 9500 г. до н.э. Балтийское ледяное озеро вытекло из воды, когда ледяной фронт отступил к северу от горы Биллинген .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кирк Джонсон (22 июля 2013 г.). «Аляска ищет ответы в летних паводках на леднике» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 23 июля 2013 г.
У гляциологов даже есть название для процесса, который происходит во многих местах по всему миру по мере изменения климата: jokulhlaup, исландское слово, которое обычно переводится как «прыжок ледника».
- ^ Бьорнссон, Хельги (2002). «Подледниковые озера и Йёкульхлаупс в Исландии» (PDF) . Глобальные и планетарные изменения . 35 (3–4): 255–271. Бибкод : 2003GPC....35..255B . дои : 10.1016/s0921-8181(02)00130-3 . Архивировано из оригинала (PDF) 31 июля 2021 года . Проверено 8 марта 2013 г.
- ^ Jump up to: а б с д Шоу, Джон; А. Пугин; Р. Р. Янг (декабрь 2008 г.). «Происхождение талой воды пластов антарктического шельфа с особым вниманием к мегалиниям». Геоморфология . 102 (3–4): 364–375. Бибкод : 2008Geomo.102..364S . дои : 10.1016/j.geomorph.2008.04.005 .
- ^ Jump up to: а б Смелли, Джон Л.; Дж. С. Джонсон; У. К. Макинтош; Р. Эссерб; М.Т. Гудмундссон; М. Дж. Хэмбри; Б. ван Вик де Вризе (апрель 2008 г.). «Шесть миллионов лет ледниковой истории, зафиксированной в вулканических литофациях вулканической группы острова Джеймса Росс, Антарктический полуостров». Палеогеография, Палеоклиматология, Палеоэкология . 260 (1–2): 122–148. Бибкод : 2008PPP...260..122S . дои : 10.1016/j.palaeo.2007.08.011 .
- ^ Jump up to: а б с Пиотровский, Ян А. (1997). «Подледная гидрология в северо-западной Германии во время последнего оледенения: поток грунтовых вод, туннельные долины и гидрологические циклы» (PDF) . Четвертичные научные обзоры . 16 (2): 169–185. Бибкод : 1997QSRv...16..169P . дои : 10.1016/S0277-3791(96)00046-7 .
- ^ Смелли, Джон Л. (май 2008 г.). «Базальтовые подледные пластинчатые последовательности: данные о двух типах с разными последствиями для предполагаемой толщины связанного льда». Обзоры наук о Земле . 88 (1–2): 60–88. Бибкод : 2008ЕСРв...88...60С . doi : 10.1016/j.earscirev.2008.01.004 .
- ^ Здесь можно применить аналогию с водяным дном : вода движется под давлением вышележащего льда, так же, как это происходит, когда масса помещается на водяной слой.
- ^ Вингхэм2006
- ^ Гайдос, Э.; Йоханнессон, Т.; Эйнарссон, Б.; Торстейнссон, Т.; Аменд, JP; Скидмор, М. (28 ноября 2020 г.). «После нас потоп: вызванный человеком Йёкульхлауп из подледного озера» . Письма о геофизических исследованиях . 47 (22). Bibcode : 2020GeoRL..4789876G дои : 10.1029/2020GL089876 . ISSN 0094-8276 . S2CID 228838128 .
- ^ Шоу, Джон (1983). «Формирование Друмлина, связанное с перевернутыми эрозионными следами талой воды» . Журнал гляциологии . 29 (103): 461–479. Бибкод : 1983JGlac..29..461S . дои : 10.1017/S0022143000030367 .
- ^ Бини, Клэр Л.; Джон Л. Шоу (2000). «Подледная геоморфология юго-восточной Альберты: свидетельства подледной эрозии талой воды» (PDF) . Канадский журнал наук о Земле . 37 (1): 51–61. дои : 10.1139/e99-112 .
- ^ Элли, РБ; ТК Дюпон; Б. Р. Паризек; С. Анандакришнан; Д. Е. Лоусон; Дж. Дж. Ларсон; Э.Б. Эвенсон (апрель 2006 г.). «Прорывное наводнение и возникновение нагонов ледяных потоков в ответ на похолодание климата: гипотеза». Геоморфология . 75 (1–2): 76–89. Бибкод : 2006Geomo..75...76A . дои : 10.1016/j.geomorph.2004.01.011 .
- ^ Эрлингссон, Ульф (июнь 2008 г.). «Йёкульхлауп от захваченного Лаврентия шельфового ледника до Мексиканского залива мог вызвать потепление Бёллинга». Географический Анналер . 90 (2): 125–140. дои : 10.1111/j.1468-0459.2008.00107.x . S2CID 140649492 .
- ^ Эрлингссон, Ульф (1994). «Гипотеза« захваченного шельфового ледника »и ее применимость к вейкзельскому оледенению». Географический Анналер . 76 (1–2): 1–12. дои : 10.2307/521315 . JSTOR 521315 .
- ^ Эшворт, Джеймс (15 апреля 2010 г.). «Извержение может продолжаться месяцами» . Виноградная лоза Рейкьявика . Архивировано из оригинала 5 апреля 2012 года . Проверено 8 марта 2013 г.
- ^ «Из Исландии — извержение может продолжаться месяцами» . Рейкьявикская виноградная лоза . 15 апреля 2010 года. Архивировано из оригинала 5 апреля 2012 года . Проверено 6 августа 2024 г.
- ^ Робертс, MJ (2005). «Йёкульхлаупс: переоценка потока паводковых вод через ледники». Обзоры геофизики . 43 (1): 1–21. Бибкод : 2005RvGeo..43.1002R . дои : 10.1029/2003RG000147 .
- ^ Jump up to: а б «Катла – Мониторинг ледяных котлов» . Институт наук о Земле Исландского университета . Проверено 15 июня 2024 г.
- ^ Клэг, Джон Дж.; Стивен Г. Эванс (май 1997 г.). «Йёкульхлауп 1994 года в Фэрроу-Крик, Британская Колумбия, Канада». Геоморфология . 19 (1–2): 77–87. Бибкод : 1997Geomo..19...77C . дои : 10.1016/S0169-555X(96)00052-9 .
- ^ Доннелли, Джеффри П.; Нил В. Дрисколл; Элазар Учупи; Ллойд Д. Кейгвин; Уильям К. Шваб; Э. Роберт Тилер; Стивен А. Свифт (февраль 2005 г.). «Катастрофический сброс талой воды в долине Гудзона: потенциальный триггер холодного периода внутри Аллерёда». Геология . 33 (2): 89–92. Бибкод : 2005Geo....33...89D . дои : 10.1130/G21043.1 .
- ^ Jump up to: а б Министерство торговли США, NOAA. «Бассейн самоубийц» . www.weather.gov . Проверено 6 августа 2024 г.
- ^ «150 работников NTPC пропали без вести после того, как ледник вызвал наводнение в Уттаракханде» . мята . 7 февраля 2021 г. Проверено 7 февраля 2021 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Видео йокульхлаупа на вулкане Эйяфьятлайокудль, Исландия , 14 апреля 2010 г., Блог профессора Дэйва Петли , Даремский университет
- НОАА. Брошюра Йокуллаупа. Йокульхлауп в США.