19.1: Зледеніння

Last updated
Save as PDF

Page ID: 37976

Michael E. Ritter
University of Wisconsin-Stevens Point via The Physical Environment

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Льодовик - це природне скупчення наземного льоду, що демонструє рух у певний час. Багато разів під час історії Землі великі крижані покриви воском і слабшали над поверхнею. Що викликало ці періоди заледеніння, до сих пір до кінця не вивчено і жодної причини, ймовірно, не буде знайдено.

причини зледеніння

Наступ періоду або стадії заледеніння обумовлено зміною температури Землі і циркуляції. Прийнято вважати, що для настання льодовикового епізоду необхідно глобальне зниження на 4 ^o ^{до 5 о} С, особливо в літній період, і істотне збільшення кількості снігопаду в субарктичних і арктичних регіонах. Для такої зміни клімату було запропоновано кілька теорій — зменшення сонячної радіації через зіткнення метеоритів із Землею, посилення вулканизму, зміщення розташування континентів та підняття величезних гірських регіонів. Мілютін Міланкович запропонував одну з найбільш значущих теорій обліку зміни клімату за варіаціями орбіти Землі. Зміни ексцентриситету навколоземної орбіти, ступеня відхилення орбіти від ідеального кругового шляху, як вважають, спричиняють необхідну зміну інсоляції для зниження глобальних температур. Нагадаємо, що орбіта Землі еліптична, але протягом періодів 100 000 років форма змінюється. Зміни орбіти корелювали з океанськими відкладеннями, які фіксують історію льодовикових стадій. Циклічність потепління і похолодання добре відповідає передбачуваним датам льодовикового і міжльодовикового періодів. Крім зміни орбіти, Земля «коливається» на своїй осі, яка змінює величину інсоляції, що досягає поверхні Землі. [Детальніше про причини та етапи заледеніння в історії Землі.

Відео: Міланкович цикли прецесії та конусності: як зміни обертання Землі можуть вплинути на пори року та клімат Землі

Відео: Чи наближається льодовиковий період? (Надано Національна географічна)

Анатомія льодовика

Якою б не була причина, головна причина льодовикових досягнень полягає в тому, що зимове накопичення перевищує літню втрату снігу протягом тривалого періоду часу. Сніг метаморфозується в льодовиковий лід під зростаючим тиском накопичених шарів снігу. Спочатку він змінюється на гранульовану форму під назвою Фірн, і в кінцевому підсумку на лід. Льодовиковий лід іноді виглядає синім, оскільки поглинає всі кольори видимого спектру світла, крім синього, який він передає і, отже, і його синій вигляд. Льодовиковий лід також може виглядати білим, оскільки деякий лід переломний з кишенями повітря, який без розбору розсіює видимий спектр світла.

Баланс маси льодовика визначає, чи буде він просуватися по поверхні чи ні. Масовий баланс визначається величиною приросту і втрати льоду з льодовика. Баланс маси позитивний, коли в ньому накопичується більше льоду, ніж втрачає. Льодовик має негативний баланс маси, якщо втрачає більше льоду, ніж набирає.

Льодовики утворюються в зоні скупчення, частина льодовика над яким скупчення перевищує абляцію. Абляція - це втрата льоду (або снігу) з льодовика. Абляція включає сублімацію, вітрову ерозію, плавлення та випаровування. Зона скупчення для великих континентальних льодових покривів знаходиться на високих широтах. Для гірських льодовиків зона накопичення знаходиться на великій висоті, де температури холодні перешкоджають повному літньому таненню. Зона абляції - це місце, де втрата крижаної маси більше, ніж накопичення. Межею між цими двома зонами є тверда або рівноважна лінія. Якщо накопичення перевищить абляцію, льодовик буде рости. Якщо абляція перевищує накопичення, льодовик відступить, тануючи на місці. Можна наблизити розташування лінії рівноваги, вивчивши аерофотознімок. Льодовик виглядає брудніше нижче лінії рівноваги, оскільки льодовиковий осад оголюється поверх льоду. Над лінією він більш білий, оскільки свіжий сніг зазвичай покриває поверхню. Слухайте льодовик перезаморожування (Антарктида 2000).

зона абляції — Малюнок\(\PageIndex{2}\): Пташиного польоту зони абляції в Алясці Діапазон (люб'язно USFWS; Джерело)

Відео: «Сила льодовика» Зайдіть всередину льодовика, щоб допомогти зрозуміти силу льодовика (люб'язно National Geographic)

Льодовиковий рух

Як тільки лід досягне товщини близько 20 метрів (66 футів), він почне рухатися під тиском своєї ваги. Льодовики переміщаються по поверхні за рахунок внутрішньої деформації і базального ковзання. Під вагою накопичується льоду лід деформується і починає рухатися псевдопластичним потоком. Льодовики ковзають по поверхні, змащеної талими водами біля їх основи. Взагалі кажучи, швидкість потоку в льодовику найбільша біля поверхні льоду і зменшується до дна. Поверхня рухається швидше, ніж робить основа за рахунок внутрішньої деформації і базального ковзання. Фактичний рух частинки льоду в льодовику вперед становить близько 1000 футів на рік. Типовий льодовик буде рухатися приблизно на 10 дюймів на день, хоча деякі рухаються швидше, як гренландський льодовик Якобсхавн. [ Іконка відео Перегляд "Найшвидший льодовик" від Nova ScienceNow] Варіації швидкості льоду, спричинені нерівностями поверхні, призводять до диференціального розширення та стиснення льоду та розвитку тріщин. Смертельна ситуація для туристів, тріщини можуть відкриватися і закриватися з невеликим попередженням.

Малюнок\(\PageIndex{3}\): Тріщини на льодовику Таку, Аляска (Зображення Меліси Махон з Pixabay)

Льодовиковий сплеск виникає як різкий рух, який може охоплювати десятки метрів на добу. Точна причина не відома, але може бути наслідком будівництва тиску води біля основи, яка «пливе» льодовик. У 1986 році льодовик Хаббарда перекинувся через гирло фіорду Рассел на Алясці, відрізавши його від Якутської затоки. Рух льодовика перевищив 112 футів на день, порівняно з нормальною швидкістю 10 дюймів на день! Льодовик Чорних Порогів, АК в\(\PageIndex{4}\) - це сплеск льодовика. Припливні льодовики входять в головну долину зліва. Масивні кількості льодовикового осаду були відкладені вздовж боків льодовика і вгору проти стін долини. Розповідним знаком спливаючого льодовика є петлеві морени, які змішують свій шлях через лід.

Ілюстрація\(\PageIndex{4}\): Льодовик Чорних порогів Аляска (Джерело: USGS)

види льодовиків

Дві основні категорії льодовиків - альпійські та континентальні льодовики. Альпійські льодовики - це ті, які утворюються на великих висотах в гірських районах, де температура сприятлива для їх формування. Існує чотири типи альпійських льодовиків, цирк, долина, п'ємонт та крижане поле. Вони варіюються від льодовиків в кілька сотень квадратних метрів до безкрайніх просторів, які душать цілі гірські хребти. Циркові льодовики утворюються в чашоподібних поглибленнях, званих цирками, забитих в сторону гори. Вивітрювання та ерозія розпушити корінну породу на голові попередньо існуючої долини потоку, коли накопичується лід. У міру протікання ерозії утворюється поглиблення, в якому продовжує рости льодовик цирку. Льодовики долини заповнюють колишні долини струмка льодом, коли вони виштовхують назовні зі своєї зони скупчення. Циркові льодовики, які ростуть за межами западини, в якій вони утворюються, виливаються, щоб стати льодовиками долини. П'ємонтські льодовики утворюються, коли льодовики долини витікають з каньйонів на низовину, прилеглу до гірського фронту. Крижані поля обмежені великими басейнами або плато, що мають високі гірські вершини, звані нунатаки, що виступають над льодом. Крижані поля живлять альпійські долини льодовиками.

Альпійський льодовик в Togiak Національний заповідник дикої природи, Аляска — Малюнок\(\PageIndex{5}\): Альпійський льодовик у Національному притулку дикої природи Тогіак, Аляска (надано USFWS). Клацніть зображення, щоб збільшити.

Ілюстрація\(\PageIndex{6}\): Південне Патагонське льодове поле, Аргентина-Чилі. (Надано АТ NASA.) Клацніть зображення, щоб збільшити.

Континентальні льодовики - це величезні суцільні маси льоду, які беруть початок у високих широтах і покривають частини континенту або острова\(\PageIndex{7}\) (Рисунок). Континентальні льодовики витікають назовні у всіх напрямках від більш товстого льоду поблизу центру крижаної маси до більш тонкої периферії льодової маси. Континентальні льодовики вважаються «необмеженими льодовиками», оскільки вони протікають над ландшафтом і, як правило, не постраждали від нього.

Малюнок\(\PageIndex{7}\): Єдині континентальні льодовикиI крижані покриви зустрічаються в Гренландії і Антарктиді. (Джерело: NASA). Клацніть зображення, щоб збільшити.

Існує три типи континентальних льодовиків, крижані покриви, крижані шапки та вихід. Крижаний покрив займає площу більше 50 000 квадратних кілометрів (19 305 кв. Гренландія і Антарктида і сьогодні покриті масивними крижаними покривами. Льодовий покрив Гренландії займає 1710 000 квадратних кілометрів (660 000 кв. миль), майже 80% території Гренландії. Крижаний покрив знаходиться понад 3 км (1,9 миль) у своїй товстій точці. Антарктичний крижаний покрив охоплює майже 98% континенту. З майже 14 мільйонами квадратних кілометрів (5,4 мільйона квадратних миль) льоду Антарктичний крижаний покрив є найбільшою єдиною масою льоду на Землі. Крижаний покрив має максимальну товщину 4,78 кілометра (2,97 милі).

Крижана шапка - це куполоподібна маса льоду площею менше 50 000 квадратних кілометрів (приблизно 19000 квадратних миль) і зазвичай охоплює високогірну територію. Незважаючи на те, що покриває гірський регіон, крижана шапка класифікується як тип континентального льодовика, оскільки він не обмежений рельєфом. Подумайте про крижану шапку як попередника крижаного покриву. Крижана шапка Ватнайокулл в Ісландії, велика маса льоду на малюнку B, сидить на вершині трьох діючих вулканів. Яскраво-зелені озера та прибережні води є результатом дуже дрібного осаду, розмитого льодовиками та вимитого в талих льодовиках. Вихідні льодовики схожі на льодовики долини, оскільки вони обмежені рельєфом, але походять від крижаної шапки.

Відео: Антарктида 2009 (люб'язно NASA). 4 листопада 2009 року операція «Льодовий міст» перетинає Антарктичний півострів, щоб оглянути льодовики, що стікають по гірських долинам, щоб годувати плаваючі крижані шельфи.