Ледник

Эта статья о геологическом образовании. Чтобы узнать о других значениях, см. Ледник (значения) .

«Ледяная река» перенаправляется сюда. Чтобы узнать о китайской лыжной трассе, см. Ice River (лыжная трасса) .

Ледник плато Гейки в Гренландии .

Ташахфернер в Эцтальских Альпах в Австрии . Гора слева — Вильдшпитце (3,768 м), вторая по высоте в Австрии.

, где известно 7253 ледника, Пакистан содержит больше ледникового льда, чем любая другая страна на земле за пределами полярных регионов. длиной 62 километра (39 миль) Ледник Балторо является одним из самых длинных альпийских ледников в мире.

В кафе-мороженом ( США : / ˈ ɡ l eɪ ʃ ər / ; Великобритания : / ˈ ɡ l æ s i ər , ˈ ɡ l eɪ s i ər / ) — стойкое тело из плотного льда, которое постоянно движется под собственным весом. Ледник образуется там, где накопление снега превышает его абсорбцию в течение многих лет, часто столетий . Он приобретает отличительные черты, такие как трещины и сераки , поскольку медленно течет и деформируется под действием напряжений, вызванных его весом. Во время движения он стирает камни и обломки со своего субстрата, создавая такие формы рельефа, как цирки , морены или фьорды . Хотя ледник может впадать в водоем, он образуется только на суше и отличается от гораздо более тонкого морского и озерного льда, который образуется на поверхности водоемов.

На Земле 99% ледникового льда содержится в обширных ледяных щитах (также известных как «континентальные ледники») в полярных регионах , но ледники можно найти в горных хребтах на всех континентах, кроме материковой части Австралии, включая высокоширотные районы Океании. океанические островные страны, такие как Новая Зеландия . Между 35° северной широты и 35° южной широты ледники встречаются только в Гималаях , Андах и нескольких высоких горах в Восточной Африке, Мексике, Новой Гвинее и на Зард-Кухе в Иране. , где известно более 7000 ледников, В Пакистане больше ледникового льда, чем в любой другой стране за пределами полярных регионов. Ледники покрывают около 10% поверхности суши Земли. Континентальные ледники покрывают почти 13 миллионов км². ² (5 миллионов квадратных миль) или около 98% территории Антарктиды площадью 13,2 миллиона км. ² (5,1 миллиона квадратных миль), средняя толщина льда 2100 м (7000 футов). Гренландия и Патагония также имеют огромные пространства континентальных ледников. Объем ледников, не считая ледниковых щитов Антарктиды и Гренландии, оценивается в 170 000 км2. ³ .

Ледниковый лед является крупнейшим резервуаром пресной воды на Земле, вмещающим около 69 процентов мировых запасов пресной воды. Многие ледники умеренного , альпийского и сезонно- полярного климата хранят воду в виде льда в холодное время года и выделяют ее позже в виде талой воды, поскольку более теплые летние температуры вызывают таяние ледника, создавая источник воды , который особенно важен для растений, животных и растений. использование человеком, когда другие источники могут быть скудными. Однако в условиях высокогорья и Антарктики сезонная разница температур часто недостаточна для выброса талой воды.

Поскольку на ледниковую массу влияют долгосрочные климатические изменения, например, осадки , средняя температура и облачный покров , изменения ледниковой массы считаются одними из наиболее чувствительных индикаторов изменения климата и являются основным источником колебаний уровня моря .

Большой кусок сжатого льда или ледник кажется синим , так же как большие количества воды кажутся синими , потому что молекулы воды поглощают другие цвета более эффективно, чем синий. Другая причина синего цвета ледников – отсутствие пузырьков воздуха. Пузырьки воздуха, придающие льду белый цвет, выдавливаются под давлением, увеличивая плотность образовавшегося льда.

Этимология и родственные термины

Слово « ледник» заимствовано от из французского языка и восходит через франко-провансальский язык к вульгарному латинскому glaciārium , происходящему от позднелатинского glacia и, в конечном счете, латинского glaciēs , что означает «лед». Процессы и особенности, вызванные ледниками или связанные с ними, называются ледниковыми. Процесс образования, роста и течения ледников называется оледенением . Соответствующая область исследований называется гляциологией . Ледники являются важными компонентами глобальной криосферы .

Типы

Классификация по размеру, форме и поведению

Дополнительная информация: Морфология ледника.

в Ледяная шапка Келькайя Перу — вторая по величине ледниковая зона в тропиках.

Ледники классифицируются по морфологии, термическим характеристикам и поведению. Альпийские ледники образуются на гребнях и склонах гор. Ледник, заполняющий долину, называется долинным ледником или, альтернативно, альпийским ледником или горным ледником . Большой массив ледникового льда на горе, горном хребте или вулкане называется ледяной шапкой или ледяным полем . Ледяные шапки имеют площадь менее 50 000 км2. ² (19 000 квадратных миль) по определению.

Ледниковые тела размером более 50 000 км ² (19 000 квадратных миль) называются ледниковыми щитами или континентальными ледниками . Глубина несколько километров, они скрывают нижележащую топографию. только нунатаки Из их поверхности выступают . Единственные сохранившиеся ледяные щиты — это два, которые покрывают большую часть Антарктиды и Гренландии. Они содержат огромное количество пресной воды, достаточное, чтобы в случае их таяния глобальный уровень моря поднялся более чем на 70 м (230 футов). Части ледникового щита или шапки, выступающие в воду, называются шельфовыми ледниками ; они, как правило, тонкие, с ограниченными уклонами и пониженными скоростями. Узкие, быстро движущиеся участки ледникового покрова называются ледяными потоками . В Антарктиде многие ледяные потоки стекают в крупные шельфовые ледники . Некоторые впадают прямо в море, часто с ледяным языком , как ледник Мерца .

Ледники приливной воды — это ледники, которые заканчиваются в море, включая большинство ледников, стекающих с Гренландии, Антарктиды, островов Баффина , Девона и Элсмира в Канаде, юго-восточной Аляски , а также Северной и ледяных полей Южной Патагонии . Когда лед достигает моря, его куски откалываются или откалываются, образуя айсберги . Большинство приливных ледников откалываются над уровнем моря, что часто приводит к огромным последствиям, когда айсберг ударяется о воду. Ледники приливной воды претерпевают многовековые циклы наступления и отступления , которые гораздо меньше страдают от изменения климата, чем другие ледники.

Классификация по термическому состоянию

Ледник Уэббера на Грант-Ленде — наступающий полярный ледник.

В термическом отношении ледник умеренного пояса находится в точке таяния в течение всего года, от поверхности до подножия. Лед полярного ледника всегда находится ниже порога замерзания от поверхности до основания, хотя поверхностный снежный покров может подвергаться сезонному таянию. Приполярный ледник включает как умеренный, так и полярный лед, в зависимости от глубины под поверхностью и положения по длине ледника. Аналогичным образом тепловой режим ледника часто описывается его базальной температурой. Ледник с холодным основанием находится ниже точки замерзания на границе раздела лед-земля и, таким образом, примерзает к нижележащему субстрату. Ледник с теплым основанием находится выше или при замерзании на границе раздела и может скользить по этому контакту. Считается, что этот контраст в значительной степени определяет способность ледника эффективно разрушать свое ложе , поскольку скольжение льда способствует отрыву камней от поверхности внизу. Ледники, частично холодные, частично теплые, называются политермическими .

Формирование

Ледниковая пещера , расположенная на леднике Перито Морено в Аргентине.

Ледники образуются там, где накопление снега и льда превышает абляцию . Ледник обычно возникает из цирковой формы рельефа (также известной как корри или cwm ) – типично геологической особенности в форме кресла (например, впадины между горами, окруженной аретами ) – которая собирает и сжимает под действием силы тяжести снег, падающий в ледник. это. Этот снег накапливается, и вес падающего сверху снега уплотняет его, образуя неве (зернистый снег). Дальнейшее дробление отдельных снежинок и выдавливание из снега воздуха превращают его в «ледниковый лед». Этот ледниковый лед будет заполнять цирк до тех пор, пока не «переполнится» через геологическую слабость или пустоту, например, разрыв между двумя горами. Когда масса снега и льда достигает достаточной толщины, она начинает двигаться под действием наклона поверхности, силы тяжести и давления. На более крутых склонах это может произойти при толщине снежно-ледяного покрова всего 15 м (49 футов).

В ледниках умеренного пояса снег неоднократно замерзает и оттаивает, превращаясь в зернистый лед, называемый фирном . Под давлением слоев льда и снега над ним этот зернистый лед расплавляется в более плотный фирн. С годами слои фирна подвергаются дальнейшему уплотнению и превращаются в ледниковый лед. Ледниковый лед немного более плотный, чем лед, образовавшийся из замерзшей воды, поскольку ледниковый лед содержит меньше пузырьков воздуха.

Ледниковый лед имеет характерный синий оттенок, потому что он поглощает часть красного света из-за обертона инфракрасной моды растяжения OH молекулы воды. (Жидкая вода кажется синей по той же причине. Синий цвет ледникового льда иногда ошибочно приписывают рэлеевскому рассеянию пузырьков во льду.)

Структура

Нависающий ледник наступающего ледника Уэббера с водопадами (район Боруп-фьорд, северный остров Элсмир) 20 июля 1978 года. Слои, богатые обломками, были расколоты и свернуты в базальный холодный ледник. Фронт ледника имеет ширину 6 км и высоту до 40 м.

Ледник берет свое начало в месте, называемом вершиной ледника, и заканчивается у подножия, рыла или конечной точки ледника .

Ледники разбиты на зоны в зависимости от поверхностного снежного покрова и условий таяния. Зона абляции — это область, где происходит чистая потеря массы ледника. Верхняя часть ледника, где аккумуляция превышает абляцию, называется зоной аккумуляции . Линия равновесия разделяет зону абляции и зону накопления; это контур, на котором количество нового снега, полученного в результате накопления, равно количеству льда, потерянного в результате абляции. В целом зона аккумуляции занимает 60–70% площади поверхности ледника, а если ледник откалывает айсберги, то и больше. Лед в зоне аккумуляции достаточно глубок, чтобы оказывать нисходящую силу, разрушающую подстилающие породы. После таяния ледника он часто оставляет после себя впадину в форме чаши или амфитеатра, размер которой варьируется от больших бассейнов, таких как Великие озера, до небольших горных впадин, известных как цирки .

Зону аккумуляции можно подразделить по условиям ее плавления.

1. Зона сухого снега — это регион, где не происходит таяния даже летом и снежный покров остается сухим.
2. Зона просачивания – это область с некоторой поверхностной таянием, в результате чего талая вода просачивается в снежный покров. Эта зона часто отмечена перемерзшего льда линзами , железами и слоями . Снежный покров также никогда не достигает точки плавления.
3. Вблизи линии равновесия на некоторых ледниках развивается зона наложенного льда. В этой зоне талая вода повторно замерзает в виде холодного слоя ледника, образуя сплошную массу льда.
4. Зона влажного снега — это регион, где температура всего снега, выпавшего с конца предыдущего лета, достигла 0 °C.

Состояние ледника обычно оценивается путем определения баланса массы ледника или наблюдения за поведением конечной точки. Здоровые ледники имеют крупные зоны аккумуляции, более 60% их площади в конце сезона таяния покрыты снегом, имеют окончание с сильным течением.

После Малого ледникового периода окончания примерно в 1850 году ледники вокруг Земли существенно отступили . Небольшое похолодание привело к наступлению многих альпийских ледников в период с 1950 по 1985 год, но с 1985 года отступление ледников и потеря массы стали более масштабными и повсеместно распространенными.

Движение

«Ледяной поток» перенаправляется сюда. Чтобы узнать о плавучем льду, см. Льдина .

Зависимость напряжения от деформации пластического течения (бирюзовое сечение): небольшое увеличение напряжения создает экспоненциально большее увеличение деформации, что соответствует скорости деформации.

Ледники движутся вниз под действием силы тяжести и внутренней деформации льда. На молекулярном уровне лед состоит из сложенных друг на друга слоев молекул с относительно слабыми связями между слоями. Когда величина напряжения (деформации) пропорциональна приложенному напряжению, лед будет действовать как упругое твердое тело. Чтобы лед начал течь, толщина льда должна быть не менее 30 м (98 футов), но как только его толщина превысит примерно 50 м (160 футов) (160 футов), напряжение в слое выше превысит прочность сцепления между слоями, и тогда он будет двигаться быстрее, чем слой ниже. Это означает, что небольшое напряжение может привести к большой деформации, в результате чего деформация становится пластическим течением , а не упругим. Затем ледник начнет деформироваться под собственным весом и растекаться по ландшафту. Согласно закону потока Глена-Ная , взаимосвязь между напряжением и деформацией и, следовательно, скоростью внутреннего потока можно смоделировать следующим образом:

$\Sigma =k\tau ^{n},\,$

где:

$\Sigma \,$ = скорость деформации сдвига (потока)

$\tau \,$ = стресс

$n\,$ = константа от 2 до 4 (обычно 3 для большинства ледников)

$k\,$ = константа, зависящая от температуры

с невероятно крутыми склонами Дифференциальная эрозия улучшает рельеф, как это видно на примере этого норвежского фьорда .

Самые низкие скорости наблюдаются у подножия ледника и вдоль склонов долины, где трение действует против потока, вызывая наибольшую деформацию. Скорость увеличивается внутрь к центральной линии и вверх по мере уменьшения степени деформации. Самые высокие скорости потока наблюдаются у поверхности и представляют собой сумму скоростей всех нижних слоев.

Поскольку лед может течь быстрее там, где он толще, скорость эрозии, вызванной ледником, прямо пропорциональна толщине покрывающего его льда. Следовательно, доледниковые низкие впадины будут углублены, а ранее существовавшая топография будет усилена ледниковым действием, в то время как нунатаки , выступающие над ледниковыми щитами, почти не подвергаются эрозии - эрозия оценивается в 5 м за 1,2 миллиона лет. Это объясняет, например, глубокий профиль фьордов , глубина которых может достигать километра, поскольку в них топографически направляется лед. Расширение фьордов вглубь суши увеличивает скорость истончения ледникового покрова, поскольку они являются основными каналами для осушения ледниковых щитов. Это также делает ледяные щиты более чувствительными к изменениям климата и океана.

Хотя доказательства в пользу ледникового потока были известны к началу 19 века, были выдвинуты и другие теории движения ледников, например, идея о том, что талая вода, повторно замерзая внутри ледников, заставляла ледник расширяться и увеличивать свою длину. Когда стало ясно, что ледники ведут себя в некоторой степени так, как если бы лед был вязкой жидкостью, стали утверждать, что именно «релегелирование», или таяние и повторное замерзание льда при температуре, пониженной давлением на лед внутри ледника, было тем, что позволил льду деформироваться и течь. Джеймс Форбс предложил по существу правильное объяснение в 1840-х годах, хотя прошло несколько десятилетий, прежде чем оно было полностью принято.

Зона разрушения и трещины

Трещины на Титлис леднике

Верхние 50 м (160 футов) ледника твердые, поскольку находятся под низким давлением . Эта верхняя часть известна как зона разрушения и движется в основном как единое целое над нижней частью с пластическим течением. Когда ледник движется по неровной местности, трещины, называемые трещинами в зоне разлома образуются . Трещины образуются из-за различий в скорости движения ледников. Если две твердые части ледника движутся с разными скоростями или направлениями, силы сдвига заставляют их распадаться, открывая трещину. Трещины редко имеют глубину более 46 м (150 футов), но в некоторых случаях могут иметь глубину не менее 300 м (1000 футов). Ниже этой точки пластичность льда предотвращает образование трещин. Пересекающиеся трещины могут образовывать отдельные вершины во льду, называемые сераками .

Сдвиговые или елочные трещины на леднике Эммонс ( гора Рейнир ); такие трещины часто образуются вблизи края ледника, где взаимодействие с нижележащими или краевыми породами препятствует потоку. В этом случае препятствие оказывается на некотором расстоянии от ближнего края ледника.

Трещины могут образовываться разными способами. Поперечные трещины расположены поперек потока и образуются там, где более крутые склоны заставляют ледник ускоряться. Продольные трещины образуют полупараллельные течения там, где ледник расширяется вбок. У края ледника образуются краевые трещины, вызванные снижением скорости из-за трения стенок долины. Краевые трещины в основном расположены поперек течения. Движущийся ледниковый лед иногда может отделяться от стоячего льда наверху, образуя бергшрунд . Бергшрунды напоминают трещины, но являются уникальными особенностями на окраинах ледника. Трещины делают путешествие по ледникам опасным, особенно когда они скрыты хрупкими снежными мостами .

Ниже линии равновесия талая ледниковая вода концентрируется в руслах ручьев. Талая вода может скапливаться в прогляциальных озерах на вершине ледника или спускаться в глубь ледника через мулены . Ручьи внутри или под ледником текут в ледниковых или подледниковых туннелях. Эти туннели иногда вновь выходят на поверхность ледника.

Подледные процессы

Скорость эрозии подледных отложений, вызванная движением различных ледников по всему миру.

Большинство важных процессов, контролирующих движение ледников, происходят в контакте с ледяным слоем, хотя его толщина составляет всего несколько метров. Температура, шероховатость и мягкость ложа определяют базальное напряжение сдвига, которое, в свою очередь, определяет, будет ли движение ледника компенсироваться движением отложений или он сможет скользить. Мягкий слой с высокой пористостью и низким давлением поровой жидкости позволяет леднику двигаться за счет скольжения отложений: основание ледника может даже оставаться примороженным к ложу, где нижележащие осадки скользят под ним, как тюбик зубной пасты. Жесткая кровать не может деформироваться таким образом; поэтому единственный способ перемещения ледников с твердым основанием - это базальное скольжение, при котором талая вода образуется между льдом и самим ложем. Твердый или мягкий слой зависит от пористости и порового давления; более высокая пористость снижает прочность осадков (таким образом, увеличивается напряжение сдвига τ _B ).

Пористость может варьироваться в зависимости от различных методов.

• ложа Движение вышележащего ледника может привести к расширению ; результирующее изменение формы реорганизует блоки. Это реорганизует плотно упакованные блоки (что-то вроде аккуратно сложенной, плотно упакованной одежды в чемодане) в беспорядочный беспорядок (точно так же, как одежда никогда не помещается обратно, если ее бросить в беспорядке). Это увеличивает пористость. Если не будет добавлена ​​вода, это обязательно приведет к снижению порового давления (поскольку поровым жидкостям придется занимать больше места).
• Давление может вызвать уплотнение и консолидацию нижележащих отложений. Поскольку вода относительно несжимаема, это легче сделать, если поровое пространство заполнено паром; вся вода должна быть удалена, чтобы обеспечить сжатие. В почвах это необратимый процесс.
• Разрушение осадка в результате истирания и разрушения уменьшает размер частиц, что имеет тенденцию к уменьшению порового пространства. Однако движение частиц может привести к разупорядочению осадка с противоположным эффектом. Эти процессы также выделяют тепло.

Мягкость ложа может меняться в пространстве и времени и резко меняется от ледника к леднику. Важным фактором является лежащая в основе геология; Скорость ледников, как правило, больше различается при изменении коренных пород, чем при изменении градиента. Кроме того, неровности ложа также могут замедлять движение ледников. Неровность дна является мерой того, сколько валунов и препятствий выступает в вышележащий лед. Лед обтекает эти препятствия, тая под высоким давлением на их твердой стороне ; образовавшаяся талая вода затем выбрасывается в полость, возникающую с подветренной стороны , где она повторно замерзает.

) не только влияет на напряжение отложений, но и _{Давление жидкости (p w} влияет на трение между ледником и ложем. Высокое давление жидкости обеспечивает подъемную силу ледника вверх, уменьшая трение у его основания. Давление жидкости сравнивается с давлением покрывающего слоя льда, p _i , определяемым как ρgh. При быстротекущих ледяных потоках эти два давления будут примерно равны, при эффективном давлении (pi _– pw ₎ 30 кПа; т.е. весь вес льда поддерживается подстилающей водой, и ледник находится на плаву.

плавление

Разрез ледника. Подножие ледника становится более прозрачным в результате таяния.

Ледники также могут перемещаться за счет базального скольжения , когда основание ледника смазывается наличием жидкой воды, что снижает базальное напряжение сдвига и позволяет леднику скользить по местности, на которой он расположен. Талая вода может образовываться в результате плавления под давлением, трения или геотермального тепла . Чем изменчивее количество таяния на поверхности ледника, тем быстрее будет течь лед. Базальное сползание преобладает в ледниках умеренного или теплого основания.

τ _D = ρgh sin a

где τ _D — движущее напряжение, а α — наклон поверхности льда в радианах.

τ _B — базальное напряжение сдвига, зависящее от температуры и мягкости слоя.

τ _F , напряжение сдвига, является меньшим из τ _B ​​и τ _D . Он контролирует скорость потока пластика.

Наличие базальных талых вод зависит как от температуры пласта, так и от других факторов. Например, температура плавления воды снижается под давлением, а это означает, что вода тает при более низкой температуре под более толстыми ледниками. Это действует как «двойной удар», поскольку более толстые ледники имеют меньшую теплопроводность, а это означает, что базальная температура также, вероятно, будет выше. Температура слоя имеет тенденцию меняться циклически. Прохладное ложе обладает высокой прочностью, снижая скорость движения ледника. Это увеличивает скорость накопления, поскольку свежевыпавший снег не уносится. Следовательно, ледник утолщается, что приводит к трем последствиям: во-первых, ложе лучше изолировано, что позволяет лучше удерживать геотермальное тепло.

Во-вторых, повышенное давление может способствовать плавлению. Самое главное, что τ _D увеличивается. Эти факторы в совокупности приведут к ускорению таяния ледника. Поскольку трение увеличивается пропорционально квадрату скорости, более быстрое движение значительно увеличивает нагрев трения с последующим таянием, что вызывает положительную обратную связь, увеличивая скорость льда до еще более высокой скорости потока: известно, что ледники Западной Антарктики достигают скорости до километра. в год. В конце концов, лед будет подниматься настолько быстро, что начнет истончаться, поскольку накопление не сможет поспевать за переносом. Это истончение увеличит кондуктивные потери тепла, замедляя движение ледника и вызывая замерзание. Это замерзание еще больше замедлит движение ледника, часто до тех пор, пока он не остановится, после чего цикл может начаться снова.

Расположение и схема озера Восток , известного подледникового озера под ледниковым щитом Восточной Антарктики.

Поток воды под ледниковой поверхностью может оказать большое влияние на движение самого ледника. Подледниковые озера содержат значительное количество воды, которая может перемещаться быстро: кубические километры могут переноситься между озерами в течение пары лет. Считается, что это движение происходит в двух основных режимах: поток по трубам включает движение жидкой воды по трубообразным каналам, как подледная река; Листовое течение предполагает движение воды тонким слоем. Переключение между двумя условиями потока может быть связано с помпажным поведением. Действительно, потеря подледникового водоснабжения была связана с остановкой движения льда в ледяном потоке Камб. Подледное движение воды выражается в рельефе поверхности ледниковых щитов, которые погружаются в освободившиеся подледные озера.

Скорость

Образование надледниковых озер на леднике Балторо в апреле 2018 года (вверху) существенно ускорило его таяние и движение в последующие летние месяцы (внизу)

Скорость перемещения ледников частично определяется трением . Трение заставляет лед внизу ледника двигаться медленнее, чем лед наверху. В альпийских ледниках на боковых стенках долины также возникает трение, которое замедляет края относительно центра.

Средняя скорость ледников сильно варьируется, но обычно составляет около 1 м (3 фута) в день. В застойных зонах может отсутствовать движение; например, в некоторых частях Аляски деревья могут прижиться на поверхностных отложениях отложений. В других случаях ледники могут перемещаться со скоростью 20–30 м (70–100 футов) в день, например, в Гренландии Якобсхавн Исбре . На скорость ледников влияют такие факторы, как уклон, толщина льда, снегопад, продольная приуроченность, базальная температура, образование талой воды и твердость дна.

У некоторых ледников бывают периоды очень быстрого продвижения, называемые волнами . Эти ледники демонстрируют нормальное движение, пока внезапно не ускоряются, а затем возвращаются в предыдущее состояние движения. Эти волны могут быть вызваны разрушением подстилающей породы, скоплением талой воды у подножия ледника. - возможно, доставленный из надледникового озера - или простое накопление массы за пределами критического «переломного момента». Временные скорости до 90 м (300 футов) в день происходили, когда повышенная температура или вышележащее давление приводили к таянию придонного льда и скоплению воды под ледником.

В ледниковых районах, где ледник движется со скоростью более одного километра в год, ледниковые землетрясения происходят . Это крупномасштабные землетрясения с сейсмической магнитудой до 6,1. Число ледниковых землетрясений в Гренландии достигает пика каждый год в июле, августе и сентябре и быстро росло в 1990-х и 2000-х годах. В исследовании, в котором использовались данные с января 1993 года по октябрь 2005 года, каждый год, начиная с 2002 года, регистрировалось больше событий, а в 2005 году было зарегистрировано вдвое больше событий, чем в любой другой год.

Ogives

Группы Forbes на леднике Мер-де-Глас во Франции

Группы Огивеса или Forbes представляют собой чередующиеся гребни волн и впадины, которые выглядят как темные и светлые полосы льда на поверхности ледников. Они связаны с сезонным движением ледников; ширина одной темной и одной светлой полосы обычно равна годовому движению ледника. Огивы образуются, когда лед ледопада сильно разрушается, что увеличивает площадь поверхности абляции летом. Это создает трясину и пространство для скопления снега зимой, что, в свою очередь, создает гребень. Иногда огивы состоят только из волнистости или цветных полос и описываются как волнообразные или ленточные огивы.

География

Дополнительная информация по этой теме: Список ледников.

Ледник Фокса в Новой Зеландии заканчивается возле тропического леса

Ледники имеются на всех континентах и ​​примерно в пятидесяти странах, за исключением тех (Австралия, Южная Африка), где ледники имеются только на отдаленных субантарктических островных территориях. Обширные ледники встречаются в Антарктиде, Аргентине, Чили, Канаде, Аляске, Гренландии и Исландии. Горные ледники широко распространены, особенно в Андах , Гималаях , Скалистых горах , на Кавказе , в Скандинавских горах , в Альпах . Ледник Снежника в Пирин горе , Болгария, на 41°46′09″ северной широты является самым южным ледниковым массивом в Европе. Материковая часть Австралии в настоящее время не содержит ледников, хотя небольшой ледник на горе Костюшко присутствовал в последний ледниковый период . В Новой Гвинее небольшие, быстро тающие ледники расположены на Пунчак-Джая . В Африке есть ледники на горе Килиманджаро в Танзании, на горе Кения и в горах Рувензори . Океанические острова с ледниками включают Исландию, несколько островов у побережья Норвегии, включая Шпицберген и Ян-Майен на крайнем севере, Новую Зеландию и субантарктические острова Марион , Херд , Гранд-Терре (Кергелен) и Буве . Во время ледниковых периодов четвертичного периода, Тайвань , Гавайи на Мауна-Кеа. и Тенерифе также имели большие альпийские ледники, а на Фарерских островах и островах Крозе были полностью покрыты льдом.

На постоянный снежный покров, необходимый для образования ледников, влияют такие факторы, как степень уклона суши, количество снегопадов и ветры. Ледники можно найти на всех широтах, кроме 20–27 ° к северу и югу от экватора, где наличие нисходящего крыла циркуляции Хэдли снижает количество осадков настолько, что при высокой инсоляции снеговые линии достигают высоты более 6500 м (21 330 футов). Однако между 19˚N и 19˚S количество осадков выше, а в горах на высоте выше 5000 м (16 400 футов) обычно лежит постоянный снег.

Ледник черного льда недалеко от Аконкагуа , Аргентина.

Даже в высоких широтах образование ледников не является неизбежным. Районы Арктики в Антарктиде , , такие как остров Бэнкс и Сухие долины Мак-Мердо считаются полярными пустынями , где ледники не могут образовываться, поскольку там выпадает мало снега, несмотря на сильный холод. Холодный воздух, в отличие от теплого, не способен переносить большое количество водяного пара. Даже в ледниковые периоды четвертичного периода , Маньчжурии , равнинной Сибири , и центральная и северная Аляска , хотя он был необычайно холодным, выпал такой слабый снегопад, что ледники не могли образоваться.

Помимо засушливых, не покрытых ледником полярных регионов, некоторые горы и вулканы в Боливии, Чили и Аргентине высокие (от 4500 до 6900 м или от 14 800 до 22 600 футов) и холодные, но относительное отсутствие осадков не позволяет снегу накапливаться в ледниках. Это связано с тем, что эти вершины расположены вблизи гиперзасушливой пустыни Атакама или в ней .

Ледниковая

Схема ледникового выщипывания и истирания

Ледники разрушают местность посредством двух основных процессов: выщипывания и истирания .

Когда ледники текут по коренной породе, они размягчаются и поднимают глыбы породы в лед. Этот процесс, называемый выщипыванием, вызывается подледниковой водой, которая проникает в трещины коренной породы, а затем замерзает и расширяется. Это расширение заставляет лед действовать как рычаг, который ослабляет скалу, поднимая ее. Таким образом, отложения всех размеров становятся частью ледниковой нагрузки. Если отступающий ледник накопит достаточно мусора, он может превратиться в каменный ледник , как ледник Тимпаногос в штате Юта.

Истирание происходит, когда лед и его обломки горных пород скользят по коренной породе. и функционируют как наждачная бумага, сглаживая и полируя коренную породу внизу. Измельченная порода, получаемая в результате этого процесса, называется каменной мукой и состоит из зерен породы размером от 0,002 до 0,00625 мм. Абразия приводит к образованию более крутых стен долин и горных склонов в альпийских условиях, что может вызвать лавины и оползни, которые добавляют в ледник еще больше материала. Ледниковая абразия обычно характеризуется ледниковыми полосами . Ледники производят их, когда содержат большие валуны, которые оставляют длинные царапины в скале. Составляя карту направления полос, исследователи могут определить направление движения ледника. Похожими на бороздки являются следы вибраций — линии серповидных углублений в скале, подстилающей ледник. Они образуются в результате абразии, когда валуны ледника неоднократно захватываются и высвобождаются по мере того, как они тянутся по коренной породе.

Ледниковая гранитная порода возле Мариехамна , Аландские острова

Скорость ледниковой эрозии варьируется. Шесть факторов контролируют скорость эрозии:

• Скорость движения ледников
• Толщина льда
• Форма, количество и твердость обломков горных пород, содержащихся во льду нижней части ледника.
• Относительная легкость эрозии поверхности под ледником
• Термический режим у подножия ледника
• Проницаемость и давление воды у подножия ледника

Когда коренная порода имеет частые трещины на поверхности, скорость ледниковой эрозии имеет тенденцию увеличиваться, поскольку основной эрозионной силой на поверхности является выщипывание; Однако когда в коренной породе имеются широкие промежутки между спорадическими трещинами, преобладающей эрозионной формой становится абразия, и скорость ледниковой эрозии замедляется. Ледники в более низких широтах, как правило, гораздо более эрозионны, чем ледники в более высоких широтах, потому что они содержат больше талой воды, достигающей ледникового основания, и способствуют образованию и переносу отложений при той же скорости движения и количестве льда.

Материал, который включается в ледник, обычно доносится до зоны абляции перед отложением. Ледниковые отложения делятся на два типа:

• Ледниковый тилл : материал, отложившийся непосредственно из ледникового льда. Тилль включает в себя смесь недифференцированного материала от глины до валунов, обычного состава морены.
• Речные и смывные отложения : отложения, отложившиеся водой. Эти месторождения стратифицированы по размеру.

Более крупные куски породы, покрытые коркой или отложившиеся на поверхности, называются « ледниковыми отложениями ». По размеру они варьируются от гальки до валунов, но, поскольку их часто перемещают на большие расстояния, они могут кардинально отличаться от материала, на котором они найдены. Образцы ледниковых неровностей намекают на движение ледников в прошлом.

Морены

Ледниковые морены над озером Луиза , Альберта, Канада

Ледниковые морены образуются в результате отложения материала ледника и обнажаются после отступления ледника. Обычно они выглядят как линейные насыпи из тилла , несортированной смеси камней, гравия и валунов внутри матрицы мелкого порошкообразного материала. Конечные или концевые морены образуются у подножия или конечного конца ледника. По бокам ледника образуются боковые морены. Медиальные морены образуются, когда два разных ледника сливаются, а боковые морены каждого сливаются, образуя морену в середине объединенного ледника. Менее заметны наземные морены , также называемые ледниковым дрейфом , которые часто покрывают поверхность под ледником, спускающимся по склону от линии равновесия. Термин морена имеет французское происхождение. Он был придуман крестьянами для описания аллювиальных насыпей и кромок, найденных по краям ледников во французских Альпах . В современной геологии этот термин используется более широко и применяется к ряду формаций, каждая из которых состоит из тилла. Морены также могут образовывать озера с моренными запрудами.

Драмлины

Друмлины вокруг Хорикон Марш , штат Висконсин, в районе с одной из самых высоких концентраций друмлинов в мире. Изогнутая траектория Лаврентидского ледникового щита очевидна в ориентации различных курганов.

Друмлины — это асимметричные холмы в форме каноэ, состоящие в основном из тилла. Их высота варьируется от 15 до 50 метров, а в длину они могут достигать километра. Самая крутая сторона холма обращена в сторону продвижения льда ( стосс ), а более длинный склон остается в направлении движения льда ( подветренная сторона ). Друмлины встречаются группами, называемыми полями друмлинов или лагерями друмлинов . Одно из этих месторождений находится к востоку от Рочестера, штат Нью-Йорк ; по оценкам, в нем содержится около 10 000 друмлинов. Хотя процесс образования друмлинов до конца не изучен, их форма предполагает, что они являются продуктами зоны пластической деформации древних ледников. Считается, что многие друмлины образовались, когда ледники наступили и изменили отложения более ранних ледников.

цирки, хребты и

Особенности ледникового ландшафта

До оледенения горные долины имели характерную V-образную форму , образовавшуюся в результате водной эрозии. Во время оледенения эти долины часто расширяются, углубляются и сглаживаются, образуя U-образную ледниковую долину или ледниковую впадину, как ее иногда называют. Эрозия, которая создает ледниковые долины, отсекает любые отроги камня или земли, которые могли ранее простираться по долине, создавая скалы широко треугольной формы, называемые усеченными отрогами . В ледниковых долинах впадины, образовавшиеся в результате выщипывания и абразии, могут быть заполнены озерами, называемыми патерностерскими озерами . Если ледниковая долина впадает в большой водоем, она образует фьорд .

Обычно ледники углубляют свои долины больше, чем их более мелкие притоки . Поэтому при отступлении ледников долины притоков ледников остаются над впадиной главного ледника и называются висячими долинами .

В начале классического долинного ледника находится цирк в форме чаши, стены которого имеют откосы с трех сторон, но открыты на той стороне, которая спускается в долину. Цирки — это места, где лед начинает накапливаться в леднике. только узкий гребень, называемый аретой Два ледниковых цирка могут образоваться один за другим и разрушить их задние стенки, пока не останется . Эта структура может привести к горному перевалу . Если несколько цирков окружают одну гору, они образуют заостренные пирамидальные вершины ; особо крутые примеры называются рогами .

Рош Мунье

Прохождение ледникового льда по участку скальной породы может привести к тому, что скала превратится в холм, называемый « рош-мутонне» . или «овечья» скала. Мутонне Roches могут быть удлиненными, округлыми и асимметричными по форме. Их длина варьируется от менее метра до нескольких сотен метров. Мутонне Рош имеют пологий склон на верхних сторонах ледника и крутой или вертикальный склон на нижних сторонах ледника. По мере своего течения ледник стирает гладкий склон на стороне верхнего течения, но отрывает обломки породы и уносит их с нижней стороны путем выщипывания.

Аллювиальная слоистость

По мере удаления от ледника вода, поднимающаяся из зоны абляции, уносит с собой мелкие размытые отложения. По мере уменьшения скорости воды уменьшается и ее способность переносить объекты во взвешенном состоянии. Таким образом, вода постепенно откладывает осадок по мере своего течения, создавая аллювиальную равнину . Когда это явление происходит в долине, его называют поездом долины . Когда отложения происходят в устье реки , осадки известны как заливная грязь . Равнины и долины обычно сопровождаются бассейнами, известными как « котлы ». Это небольшие озера, образующиеся в результате таяния крупных ледяных глыб, попавших в аллювий, и образования впадин, заполненных водой. Диаметр котлов варьируется от 5 м до 13 км, глубина до 45 метров. Большинство из них имеют круглую форму, потому что образовавшие их глыбы льда округлялись при таянии.

Ледниковые отложения

Пейзаж, созданный отступающим ледником

Когда размер ледника уменьшается ниже критической точки, его течение прекращается и он становится стационарным. Между тем, талая вода внутри и подо льдом оставляет слоистые аллювиальные отложения. Эти отложения в виде колонн, террас и скоплений остаются после таяния ледника и известны как « ледниковые отложения ». Ледниковые отложения, имеющие форму холмов или курганов, называются камами . Некоторые камы образуются, когда талая вода откладывает осадки через отверстия во внутренней части льда. Другие образуются веерами или дельтами , созданными талой водой. Когда ледниковый лед занимает долину, он может образовывать террасы или камы по бокам долины. Длинные извилистые ледниковые отложения называются озами . Эскеры состоят из песка и гравия, отложенных потоками талой воды, протекавшими через ледяные туннели внутри или под ледником. Они остаются после таяния льда, их высота превышает 100 метров, а длина — до 100 км.

Лёссовые отложения

Очень мелкие ледниковые отложения или каменная мука. часто подхватывается ветром, дующим над голой поверхностью, и может откладываться на больших расстояниях от первоначального места речных отложений. Эти отложения эолового лёсса могут быть очень глубокими, даже на сотни метров, как в районах Китая и Среднего Запада США . стоковые ветры В этом процессе важную роль могут сыграть .

Отступление ледников из-

Дополнительная информация: Отступление ледников с 1850 года.

Ледник Южный Каскад в Вашингтоне, фотографии 1928–2003 годов, показывающие недавнее быстрое отступление ледника.

Согласно текущим национальным обязательствам, прогнозируется, что повышение глобальной средней температуры приведет к потере ~ половины ледников Земли к 2100 году и повышению уровня моря на ~ 115 мм. (не считая повышения от таяния ледяных покровов ).

Ледники, возраст которых может достигать сотен тысяч лет, используются для отслеживания изменения климата в течение длительных периодов времени. Исследователи плавят или измельчают образцы ледниковых кернов , чьи все более глубокие слои представляют соответственно более ранние периоды в истории климата Земли. Исследователи применяют различные инструменты к содержимому пузырьков, попавших в слои ядер, чтобы отслеживать изменения в составе атмосферы. Температуры выводятся на основе различных относительных концентраций соответствующих газов, что подтверждает, что, по крайней мере, в течение последнего миллиона лет глобальные температуры были связаны с концентрацией углекислого газа .

Деятельность человека в индустриальную эпоху привела к увеличению концентрации углекислого газа и других парниковых газов, удерживающих тепло , в воздухе, что привело к нынешнему глобальному потеплению . Влияние человека является основным фактором изменений в криосфере , частью которой являются ледники.

Ледяная лагуна Ёкульсарлон у подножия ледника Ватнайёкюдль , Исландия , 2023 год.

Глобальное потепление создает положительную обратную связь с ледниками. Например, в результате обратной связи между льдом и альбедо повышение температуры увеличивает таяние ледников, обнажая большую часть земной суши и морской поверхности (которая темнее, чем ледниковый лед), позволяя солнечному свету нагревать поверхность, а не отражаться обратно в космос. Эталонные ледники, отслеживаемые Всемирной службой мониторинга ледников, теряют лед каждый год, начиная с 1988 года. Исследование, изучавшее период с 1995 по 2022 год, показало, что скорость течения ледников в Альпах одновременно ускоряется и замедляется в одинаковой степени, несмотря на большие расстояния. Это ясно показывает, что их скорость контролируется изменением климата.

уровня мирового океана Сток воды от таяния ледников приводит к повышению – явление, которое МГЭИК называет явлением с «медленным началом». Воздействия, по крайней мере частично связанные с повышением уровня моря, включают, например, посягательство на прибрежные поселения и инфраструктуру, экзистенциальные угрозы для малых островов и низменных побережий, потерю прибрежных экосистем и экосистемных услуг, засоление грунтовых вод и усугубление ущерба от тропических циклонов, наводнений, штормовые нагоны и оседание суши.

Изостатический

Изостатическое давление ледника на земную кору

Большие массы, такие как ледяные щиты или ледники, могут вдавливать земную кору в мантию. Впадина обычно составляет треть толщины ледникового щита или ледника. После таяния ледникового покрова или ледника мантия начинает возвращаться в исходное положение, подталкивая кору обратно вверх. Этот постледниковый отскок , который происходит очень медленно после таяния ледникового покрова или ледника, в настоящее время в измеримых количествах происходит в Скандинавии и районе Великих озер Северной Америки.

Геоморфологическая особенность, созданная тем же процессом в меньшем масштабе, известна как разлом расширения . Это происходит там, где ранее сжатой породе позволяют вернуться к своей первоначальной форме быстрее, чем можно сохранить без разломов. Это приводит к эффекту, подобному тому, который можно было бы наблюдать, если бы по камню ударили большим молотком. Разломы расширения можно наблюдать в недавно открывшихся ледниковых районах Исландии и Камбрии.

На других планетах

Основные статьи: Ледники Марса и Планиция Спутника.

Протонил Меса , четырехугольник Исмениуса Лака , Марс

Полярные ледяные шапки Марса демонстрируют геологические свидетельства ледниковых отложений. Южная полярная шапка особенно сравнима с ледниками на Земле. Топографические особенности и компьютерные модели указывают на существование большего количества ледников в прошлом Марса. В средних широтах, между 35° и 65° северной или южной широты, на марсианские ледники влияет тонкая марсианская атмосфера. Из-за низкого атмосферного давления абляция вблизи поверхности вызвана исключительно сублимацией , а не плавлением . Как и на Земле, многие ледники покрыты слоем камней, изолирующим лед. Радиолокационный прибор на борту Mars Reconnaissance Orbiter обнаружил лед под тонким слоем камней в образованиях, называемых лопастными фартуками обломков (LDA).

В 2015 году, когда «Новые горизонты» пролетали мимо системы Плутон - Харон , космический корабль обнаружил на Плутоне массивный бассейн, покрытый слоем азотного льда. Большая часть поверхности бассейна разделена на неправильные многоугольные образования, разделенные узкими впадинами, которые интерпретируются как конвекционные ячейки, питаемые внутренним теплом недр Плутона. Ледниковые потоки также наблюдались вблизи окраин Sputnik Planitia, которые, по-видимому, втекали как в бассейн, так и из него.

См. также

• Ледниковая форма рельефа - форма рельефа, созданная под действием ледников.
• Ледниковое движение - геологическое явление
• Выращивание ледников - искусственный процесс создания ледников.
• Морфология ледников - Геоморфология ледников.
• Ледяной затор - скопление льда в реке.

Ссылки

Библиография

• Хаггетт, Ричард Джон (2011). Основы геоморфологии . Серия «Основы физической географии Рутледжа» (3-е изд.). Рутледж . ISBN  978-0-203-86008-3 .

Общие ссылки

• Эта статья во многом опирается на соответствующую статью в испаноязычной Википедии , доступ к которой был открыт в версии от 24 июля 2005 года.

• Хэмбри, Майкл; Алеан, Юрг (2004). Ледники (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-82808-6 . OCLC   54371738 . Менее техническая обработка всех аспектов, с фотографиями и рассказами из первых рук об опыте гляциологов. Все изображения этой книги можно найти в Интернете (см. Ссылки: Glaciers-online).
• Бенн, Дуглас И.; Эванс, Дэвид Дж. А. (1999). Ледники и оледенение . Арнольд. ISBN  978-0-470-23651-2 . OCLC   38329570 .
• Беннетт, MR; Глассер, Н.Ф. (1996). Ледниковая геология: ледниковые щиты и формы рельефа . Джон Уайли и сыновья. ISBN  978-0-471-96344-8 . OCLC   33359888 .
• Хэмбри, Майкл (1994). Ледниковая среда . Издательство Университета Британской Колумбии, UCL Press. ISBN  978-0-7748-0510-0 . ОСЛК   30512475 . Учебник для бакалавриата.
• Найт, Питер Г. (1999). Ледники . Челтнем: Нельсон Торнс. ISBN  978-0-7487-4000-0 . OCLC   42656957 . Учебник для студентов, избегающий математических сложностей.
• Уолли, Роберт (1992). Введение в физическую географию . Вм. Издательство К. Браун. Учебник, посвященный объяснению географии нашей планеты.
• Патерсон, WSB (1994). Физика ледников (3-е изд.). Пергамон Пресс . ISBN  978-0-08-013972-2 . ОСЛК   26188 . Подробный справочник по физическим принципам, лежащим в основе формирования и поведения.

Дальнейшее чтение

• Горниц, Вивьен. Исчезающий лед: ледники, ледяные щиты и поднимающиеся моря (Columbia University Press, 2019) онлайн-обзор

• Луна, Твила . Прощаемся с ледниками , Наука, 12 мая 2017, Том. 356, выпуск 6338, стр. 580–581, doi : 10.1126/science.aam9625

Внешние ссылки

• «Глобальные изменения ледников: факты и цифры» . Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП). 2008. Архивировано из оригинала 25 декабря 2018 г. Проверено 10 ноября 2014 г. , отчет из серии «Глобальная экологическая перспектива» (GEO).
• Ледниковые сооружения – фотоатлас
• СЕЙЧАС на PBS «На тонком льду»
• Фотопроект отслеживает изменения в гималайских ледниках с 1921 года.
• Short radio episode California Glaciers from The Mountains of California by John Muir, 1894. California Legacy Project
• Dynamics of Glaciers
• Mountain glaciers and their role in the Earth system
• GletscherVergleiche.ch – Before/After Images by Simon Oberli