Dinamika wydmuszczania lódowców: Gdzie ściekacze spotykają…

Gdzie geleń spotyka ocean

Terminus geleń podwodnych jest polem walki między dwiema systemami rozpadów pracującymi w przeciwnych kierunkach. Ze wzgórza, napięcia tensji otwierają powierzchnię kraterów na dół, gdy lodowica rozciąga się i płynie ku wodzie. Z dołu, siła zanurzenia próbuje podnieść lód lecący lub prawie lecący, niszczyjąc go z dołu na górę i otwierając kraterów podstawowych od dołu na górę. Czynny rozpad – spadanie kawałka lodu – następuje w chwili, gdy te dwa systemy rozpadów łączą się cało przez grubość lodu.

demo na żywo · powiązana symulacja● LIVE

Kryterium Nye'a: jak głęboko idzie kłus

Model Johna Nye'a z 1955 roku traktuje problem jako proste równowagę sił: rurek propaguje się w dół, dopóki naprężenie ciśnendowe (zastępujące się) w lodzie przekracza ciśnienie kompresyjne spowodowane masą lodu próbującą zatoczyć rurek, a zatrzymuje się, gdy te dwie siły równoważą:

d_kłus ≈ 2 * σ_t / (ρ_ice * g) σ_t = naprężenie ciśnendowe spowodowane rozciąganiem przepływu lodu ρ_ice = gęstość lodu g = przyspieszenie ziemskie W rzeczywistości kłusy idą głębiej niż ta prosta wersja sugestii, gdy w nich zbiurza się woda, bo ciśnienie wodne dodatkowo tworzy siłę wycinającą, której nie uwzględnia proste wersja kryterium Nye'a. Ta siła jest związana z przyspieszoną frakcjonowaniem lodowych półpłogów podczas ciepłych sezonów rozpuszczania się.

d_crevasse ≈ 2 * sigma_t / (rho_ice * g)

sigma_t  = tensile stress from ice-flow stretching
rho_ice  = density of ice
g        = gravitational acceleration

Buoyość na końcu lodowca

Koniec zamorskiego lodowca leży na skałach, ale gdy się wzdłuż lodu zacina, zbliża się do grubości podnoszącej (punkt, w którym samą buoyość można by podnieść go nad skały). Glaciolodowcy śledzą to jako

%20wysokość%20powyżej%20buoyości

%28HAB%29%3A%20koniec%20lodowca%20z%20%HAB%20bliskim%20zeru%20jest%20gotowy%20do%20wyboczenia%2C%20ponieważ%20 lod%20jest%20praktycznie%20trzymany%20na%20miejsce.%20Jakiekolwiek%20dalsze%20zredukowanie%20grubości%20 —%20często%20z%20gorącej%20wody%20morskiej%20przelaniającej%20i%20moczącej%20podwodną%20fałdę%20 lodu —%20wykrzywia%20go%20w górę,%20otwiera%20basowe%20fałdy%20i%20spotyka%20fałdy%20powierzchniowe%20 spadające.%20To%20jest%20dowód%20na%20to,%20że%20gorąca%20woda%20fjordu,%20a%20nie%20tylko%20gorące%20 powietrze,%20jest%20tak%20efektywnym%20przyczynkowym%20do%20wyboczenia.

Styl kalwaryzacji: od małych kawałków do pełnego upadku

Nie wszystkie procesy kalwaryzacji są takie same. Wysokie, prawie pionowe ściany lodu zanosią materiał poprzez upadek seraków — bloki topnią się pod wpływem własnej masy, gdy ściany przekraczają krytyczną wysokość, podobnie jak nieporęczne ściany skalne. Termyny lądowe często produkują duże, wodoodrzucane lodowce, które odwracają się podczas oddzielenia się i obracają do nowego stabilnego położenia zanurzonego. Lody pływające na szpale lodowe kalwaryzują inaczej: przepływy rozdzielnicze propagują się poziomie przez szpalę na kilkaset kilometrów, zanim w końcu odseparują tabularne lodowce — wielkie, płaskogórne giganty, które mogą być większe niż małe kraje.

Dlaczego znikanie lodu (calving) ma znaczenie dla prognoz poziomu morza

Calving nie jest tylko dramatycznym spektaklem — może prowadzić do samowzmocniającego się cofnięcia. Gdzie podłoże ledu spada w głąb (retrogradne podłoże), cofnięcie odsłania kolejno thęckiejsze lody na linii zanurzenia, co zwiększa przepływ calvingowy i przyspiesza dalsze cofnięcie się do jeszcze thęckiego i głębszego lodu: niestabilność sztucznego ledu morskiego. Ponieważ ten zawał zależy wrażliwie od topografii podłoża i wymuszeń oceanicznych, które są trudne do obserwacji i modelowania z odpowiednią precyzją, straty dynamiczne lodu spowodowane calvingiem pozostają jedną z największych źródeł niepewności w prognozach wkładu Antarktydy i Grenlandii w przyszłe podwyższenie poziomu morza — większą, w wielu ocenach, niż niepewność jedynie w odmrozowaniu powierzchni.

Często zadawane pytania

Dlaczego lodowce kwalifikują się w miejscach granicznym z wodą, a nie wyższe?

Bo tam najwyżej spotykają się i połączone są powłoki napinanej napięcia tensji i podstawowe powłoki napinane przez flexurę zanurzonych pod wodę, które są najbardziej prawdopodobne. Woda morska również bezpośrednio przekształca i rozpuszcza podstawę lodowca zanurzoną blisko linii granicznego, co dalej skoncentruje napięcia tam, gdzie już działają obie systemy powłok.

Jak brzmi kryterium Nye w prostej formie?

To jest prosty balans sił przewidujący, jak głęboko może się zanurzyć powłoka: nasiąka, dopóki napięcie tensji lodu przewyższa ciśnienie zamknięcia spowodowane masy lodu leżącej na niej, które próbuje zamknąć dziurkę, a zatrzymuje się tam, gdzie te dwie siły równoważą. Jest to przybliżona pierwszego rzędu — rzeczywiste powłoki są również wpływowane przez wodę rozpuszczającą, która je otwiera — ale pokazuje, dlaczego głębokość powłok jest proporcjonalna do tego, jak bardzo lodowiec jest rozciągnięty.

Dlaczego kwalifikacja ma tak duże znaczenie dla prognoz wzrostu poziomu morza?

Bo kwalifikacja może przyspieszyć swoją retrację poprzez samonapędzający się zanurzenie lodowca morskiego: gdy linia granicznego podstawy lodowca cofa się na głębszą terytorium, tam jest ona thicker, co zwiększa przepływ kwalifikacji, co przyspiesza dalsze cofanie się w głębszy lód — potencjalnie samonapędzający się skok. To dynamiczne utrata lodu jest znacznie trudniejsza do modelowania wiarygodnie niż powierzchniowe rozpuszczanie, dlatego zawsze pozostaje jednym z największych źródeł niepewności w prognozach przyczyn Antarktyki i Grenlandii dla wzrostu poziomu morza.

▶ Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz Glacier Calving Dynamics i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.

▶ Otwórz symulację Glacier Calving Dynamics

Dinamika wydmuszczania lódowców: Gdzie ściekacze spotykają siłę wioslniczą