Динаміка утворення льодовикових тріщин: Де зустрічаються тріщини та плавучість

Де зустрічаються льодовикові тріщини та плавучість

Кінцева точка льодовика – це поле битви між двома системами тріщин, що працюють один проти одного. З поверхні напруга розтягування (тензивна сила) від того, що лід тягнеться та тече до води, відкриває поверхневі тріщини вниз. Знизу плавучість намагається підняти плаваючий або майже плавучий лід, гнучко розтягуючи його вгору і відкриваючи базисні тріщини знизу вгору. Відкол – відрив уламка льоду – відбувається у момент, коли ці дві системи тріщин проходять крізь всю товщину льоду.

Критерій Найя: наскільки глибока тріщина?

Критерій Найя, вперше запропонований Джоном Найєю у 1955 році, розглядає проблему як простий баланс сил: тріщина просувається вниз, поки напруга внаслідок розтягування льоду перевищує стислий тиск від ваги льодовика, що намагається закрити тріщину, і припиняється, коли ці сили збалансовані.

d_crevasse ≈ 2 * sigma_t / (rho_ice * g) sigma_t = напруга внаслідок розтягування льоду rho_ice = щільність льоду g = прискорення вільного падіння Реальні тріщини йдуть глибше, ніж це передбачає проста версія, коли у них накопичується тане лід, оскільки тиск води додає додаткову силу розколу, яку не враховує простий критерій Найя – механізм, який пов’язаний зі швидким руйнуванням льодовиків під час теплих періодів танення.

d_crevasse ≈ 2 * sigma_t / (rho_ice * g)

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

Плаваність на кінці льодовика

Зрізаний льодовик лежить на скелястому дні, але по мірі того, як він товщиться до води, він наближається до своєї плавучості — точки, де плаваність сама по собі може підняти його над дном. Гلاصіологія відстежує це як "висоту над плавучістю" (ВП): кінцевий льодовик з ВП близьким до нуля, як правило, готовий до обриву, оскільки лід майже не утримується і будь-яке подальше товщиноутворення — часто від прямого розплаву теплих океанських вод на зануленому льодовому обличчі — згинає його вгору, відкриває базильні тріщини та зустрічаються поверхневі тріщини, що спускаються вниз. Саме тому тепла вода фіорду, а не тільки тепла повітря, є таким ефективним рушієм відступу від обриву.

Різні стилі обриву льодовиків: від невеликих уламків до повного руйнування

Не всі обриви льодів виглядають однаково. Високі, майже вертикальні льодовикові скелі відшаровують матеріал через обрив серак – блоки падають під власну вагу, коли висота скелі перевищує критичний рівень, подібно до того, як руйнується надзвичайно нахилена скеля. При основних кінцях часто утворюються великі, плавучі льодовикові айсберги, які перекидаються під час відшарування, шукаючи нову стабільну плаваючу орієнтацію. Плаваючі льодові щити обриваються інакше: розломи поширюються паралельно по всій щиту на кілометри, перш ніж нарешті відокремлюють табличну айсберг – великі плоскі айсберги, які можуть бути більшими за невелику країну.

Чому обрив льодовиків має значення для прогнозів рівня моря

Обрив льодовиків — це не просто драматичне видовище — він може призвести до самопідсилюючоїся відступу. Де лідник має нахилений вниз берег (регресійний берег), відступ відкриває поступово товстіші шари льоду біля лінії занурення, що збільшує флуктуацію обриву, яка ще більше прискорює відступ у глибший, товщий лід: нестабільність морського льодовика. Оскільки цей зворотний зв’язок чутливий до топографії дна та океанічного впливу, які важко спостерігати та моделювати з необхідною роздільною здатністю, динамічна втрата льоду, що зумовлена обривом, залишається одним із найбільших джерел невизначеності в прогнозах внеску Антарктиди та Гренландії у майбутній підвищення рівня моря — більшим, за багато оцінок, ніж невизначеність лише від поверхневого танення.

Часті запитання

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте Glacier Calving Dynamics і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.