Цикл ледников приливной воды - Tidewater glacier cycle

В Ледник Таку.

В приливно-водный ледниковый цикл типично многовековое поведение приливные ледники он состоит из повторяющихся периодов наступления, чередующихся с быстрым отступлением и перемежающихся периодами стабильности. Во время части своего цикла ледник приливной воды относительно нечувствителен к изменение климата.

Скорость отела приливных ледников

Айсберг отел от нескольких приливных ледников, Кейп-Йорк, Гренландия

В то время как климат является основным фактором, влияющим на поведение всех ледников, дополнительные факторы влияют на отел (айсберг -производящие) приливные ледники. Эти ледники резко обрываются на границе с океаном, при этом большие части ледника раскалываются и разделяются, или отел, с ледяного фронта в виде айсбергов.

Изменение климата вызывает смещение высоты линии равновесия (ELA) ледника. Это воображаемая линия на леднике, выше которой снег накапливается быстрее, чем уносится, а ниже которой все наоборот. Этот сдвиг высоты, в свою очередь, побуждает к отступлению или продвижению конечной остановки к новому установившемуся положению. Тем не менее, это изменение поведения конечной остановки ледников при отеле также является функцией результирующих изменений в фьорд геометрия и скорость отела на краю ледника при изменении его положения.[1][2]

Отельные ледники отличаются от ледников, оканчивающихся сушей, изменением скорости по своей длине. По мере приближения к конечной остановке скорости движения ледника на суше снижаются. На конечной остановке происходит ускорение отела ледников. Снижение скорости около конечной остановки замедляет реакцию ледника на климат. Увеличение скорости на фронте увеличивает скорость реакции ледников на климат или динамические изменения ледников. Это наблюдается в Свальбард, Патагония и Аляска.[3][4][5] Ледник отела требует большей площади накопления, чем ледник, оканчивающийся на суше, чтобы компенсировать эти более высокие потери от отела.

Скорость отела в значительной степени зависит от глубины воды и скорости ледника на фронте отела. Процесс отела обеспечивает дисбаланс сил на фронте ледников, что увеличивает скорость.[6] Глубина воды на фронте ледника - это простая мера, позволяющая оценить скорость отела, но именно степень проходимости ледника на фронте является важной конкретной физической характеристикой.[3][4]

Глубина воды на краю ледника - ключевая переменная при прогнозировании отела ледника приливной воды.[7][8] Поток обломков и рециркуляция отложений на линии заземления ледников, особенно быстро в умеренных ледниках Аляски, могут изменять эту глубину, действуя как контроль второго порядка на конечных колебаниях.[9] Этот эффект способствует нечувствительности ледника к климату, когда его окончание либо отступает, либо продвигается в глубокой воде.

Austin Post был одним из первых, кто предположил, что глубина воды на границе отела сильно влияет на скорость отела айсбергов.[2] Ледники, оканчивающиеся на моральный мелководье обычно стабильно, но как только ледник отступает в воду, которая углубляется по мере отступления ледяного фронта, скорость отела быстро увеличивается и приводит к резкому отступлению конечной точки. Используя данные, собранные с 13 ледников прилива на Аляске, приливных отелов, Браун и др. (1982) установили следующую зависимость между скоростью отела и глубиной воды: , куда средняя скорость отела (м ⋅а−1), - коэффициент отела (27,1 ± 2 a−1), - средняя глубина воды на фронте ледника (м) и постоянная (0 m⋅a−1). Пелто и Уоррен (1991) обнаружили аналогичную взаимосвязь отела с ледниками приливной воды, наблюдаемую в течение более длительных периодов времени, со слегка сниженной частотой отела по сравнению с преимущественно летними темпами, отмеченными Brown et al. (1982).[7][8]

Отел - важная форма абляции для ледников, оканчивающихся на пресная вода, также. Функ и Рётлисбергер определили взаимосвязь между скоростью отела и глубиной воды на основе анализа шести ледников, которые впадают в озера.[10] Они обнаружили, что те же самые базовые отношения отела, которые были разработаны для ледников при отелах, справедливы и для пресноводных ледников отела, только коэффициенты отела приводят к 10% отелам для ледников с приливной водой.

Фазы приливного ледника

Наблюдения за отелом ледников приливной воды на Аляске побудили Остина Поста[2] для описания цикла наступления / отступления ледника при отёле: (1) наступление, (2) стабильно-расширенное, (3) резкое отступление или (4) стабильное-втягивающееся. Ниже приводится подробный обзор цикла ледников приливной воды, полученный Постом, с многочисленными приведенными примерами; цикл основан на наблюдениях за ледниками приливной воды на Аляске, а не на выходе ледников из больших ледниковых щитов или полярных ледников.

В коэффициент площади скопления ледника, AAR, представляет собой процентную долю ледника, который является зоной накопления снега в конце сезона летнего таяния. Этот процент для крупных ледников Аляски составляет от 60 до 70 для ледников без отела, от 70 до 80 для ледников с умеренным отелом и до 90 для ледников с очень высокой скоростью отела.[11] Используя данные о соотношении площадей накопления (AAR) для ледников отела приливной воды на Аляске, Пелто (1987)[11] и Виенс (1995)[12] разработали модели, показывающие, что климат действует как элемент управления первого порядка в цикле наступления / отступления ледников на протяжении большей части цикла наступления отступления, но бывают и периоды, нечувствительные к климату. Пелто (1987) исследовал конечное поведение 90 ледников Аляски и обнаружил, что конечное поведение всех 90 ледников было правильно предсказано на основе AAR и скорости отела.[11]

Продвижение

Ледник Хаббарда

Если мы начнем со стабильного втянутого положения в конце цикла ледникового прилива, у ледника будет умеренная скорость отела и высокий AAR, выше 70. Ледник образует конечную точку. мелководье из осадок дальнейшее снижение нормы отела. Это улучшит баланс массы ледника и ледник может начать продвижение из-за этого изменения или увеличения потока льда к конечной точке из-за увеличения количества снегопадов или уменьшения таяния снега. По мере продвижения конечная отмель будет выдвигаться перед ледником и продолжит нарастать, сохраняя низкий уровень отела. В случае большинства ледников, таких как Ледник Таку ледник со временем образует конечную отмель, которая окажется над водой, и отел практически прекратится. Это устранит потерю льда с ледника, и ледник сможет продолжать продвигаться вперед. Ледник Таку и Ледник Хаббарда были в этой фазе цикла. Ледник Таку, который наступает 120 лет, больше не дает детенышей. Ледник Хаббарда все еще имеет фронт отела.[13][14] Затем ледник будет расширяться до тех пор, пока AAR не станет между 60 и 70 и не будет достигнуто равновесие ледника без отела. Ледник не очень чувствителен к климату во время наступления, так как его AAR довольно высок, когда конечная отмель ограничивает отел.

Стабильно-расширенный

В максимально вытянутом положении ледник снова чувствителен к изменению климата.[12][15] Brady Glacier и Ледник Бэрд являются примерами ледников, которые сейчас находятся на этой стадии. Ледник Брейди истончается в течение последних двух десятилетий из-за более высоких высот линии равновесия, сопровождающих более теплые условия в регионе, и его вторичные концы начали отступать. Ледник может оставаться на этом месте какое-то время, по крайней мере, в случае с ледником Брейди. Обычно перед отходом от мели происходит значительное прореживание. Это позволило сделать прогноз в 1980 г. Геологическая служба США (USGS), об отступлении Ледник Колумбия от его конечной отмели.[16] Ледник оставался на этой мелководье весь ХХ век. Геологическая служба США следила за ледником из-за его близости к Валдез, Аляска, порт для экспорта сырой нефти из Аляскинский трубопровод. В какой-то момент снижение баланса массы вызовет отступление от мелководья в более глубокие воды, после чего начнется отел.[2] На основании недавнего истончения предполагается, что ледник Брейди готов отступить.

Резко отступая

Ледник Колумбия в 2004 году

Скорость отела будет увеличиваться по мере того, как ледник отступает от мелководья в более глубокий фьорд, только что очищенный ледником во время наступления. Глубина воды первоначально увеличивается по мере того, как ледник отступает от мелководья, вызывая все более быстрое течение ледника, отел и отступление. Во время этого отступления отел ледник сравнительно нечувствителен к климату. Однако в случае Ледник Сан-Рафаэль, Чили отмечен переход от отступления (1945–1990) к наступлению (1990–1997).[17] Текущие примеры этого отступления - ледник Колумбия и Ледник Гайо. Самый известный недавний пример этого - быстрое отступление ледников Глейшер-Бей и Айси-Бей на Аляске, которое произошло быстро в результате этого процесса.[18]Ледник Мьюир отступил 33км с 1886 по 1968 годы с постоянным отелом. В 1890–1892 годах он ненадолго прекратил отступление.[19] В 1968 году ледник Мьюир все еще составлял 27 км в длину, что составляет менее половины его длины в 1886 году. К 2001 году отступление продолжилось еще на 6,5 км.[20] Сегодня ледник находится у истока своего фьорда, и с минимальным отколом ледник может быть устойчивым в этом втянутом положении.

Лучший текущий пример иллюстрируется Геологическая служба США исследование ледника Колумбия. Они отметили, что средняя скорость отела с ледника Колумбия увеличилась с 3 км.3⋅a−1 во второй половине 1983 г. до 4 км.3⋅a−1 в течение первых девяти месяцев 1984 года. Этот показатель был в четыре раза больше, чем в конце 1977 года, и снова увеличился в 1985 году. Ледниковый поток, то есть движение льда к морю, также увеличился, он был недостаточен для идти в ногу с разрушением и изгнанием айсбергов. Увеличение скорости вместо этого, казалось, просто подало еще более быстрый конвейер к конечной точке производства айсбергов. Это побудило USGS предсказать, что ледник отступит на 32 км, прежде чем стабилизируется.[16] К 2006 году он отступил на 16 км. Вода остается глубокой, а скорость отела и скорость ледника очень высоки, что указывает на продолжение отступления. На этом этапе, как и при выплате воздушным шаром по ипотеке с регулируемой ставкой, ледник должен выплатить совершенно новую часть своего баланса через айсберги. Ледник ускоряется по мере увеличения потока в процессе отела; это увеличивает вывоз айсбергов с ледника. Большие отступления отела вызваны потеплением, вызывающим истончение льда. В результате откат к новым условиям равновесия может быть гораздо более обширным, чем будет восстановлен на следующей стадии продвижения. Хорошим примером этого является ледник Мьюир.

Рядом с Глейшер-Бей, в Ледяной бухте было самое обширное отступление. В начале 20 века береговая линия была почти прямой, а залив не существовало. Вход в залив был заполнен приливной поверхностью ледника, который откалывал айсберги прямо в заливе Аляски. Спустя столетие отступление ледника открыло многорукий залив длиной более 30 миль. Ледник приливной воды разделился на три независимых ледника: Яхце, Цаа и ледник Гайот. Другими примерами ледников, которые в настоящее время отступают, являются ледники Саут-Сойер и Сойер на Аляске, отступившие на 2,1 и 2,3 км соответственно с 1961 по 2005 год.

В Патагонии примером быстро отступающего ледника является ледник Хорхе Монт, который впадает в Байя Хорхе Монт в Тихом океане. Утончение льда ледника на малых высотах с 1975 по 2000 год достигло 18 ма.−1 на самых низких отметках. Фронт отела ледника за эти 25 лет сильно отступил на 8,5 км в результате быстрого истончения. [1].

Стабильно-втянутый

В какой-то момент ледник достигает точки закрепления, где отел сокращается из-за сужения или обмеления фьорда, а AAR ледника приближается к 100. Это происходит с Ледник ЛеКонте и Ледник Ятсе. Ледник Ле Конте в настоящее время имеет AAR 90, находится в отведенном положении и, вероятно, будет настроен на продвижение после строительства конечной отмели.[21] Снижение скорости отела позволяет леднику восстановить равновесие.

Примеры поведения приливных ледников

Ледник Таку

Ледник Таку является хорошим примером этого цикла. Наибольшая протяженность была около 1750 года. В этот момент она закрылась. Таку Инлет.[22] Впоследствии начался ретрит по отелам. Тем временем Джон Мьюир видел ледник в 1890 году, он был почти минимальной протяженностью в месте сужения фьорда, когда впереди была глубокая вода.[23] Около 1900 года его AAR, равный 90, привел к наступлению ледника Таку, в то время как оставшиеся Джуно Айсфилд ледники продолжали отступать.[15] Это продвижение продолжалось со скоростью 88 млн лет.−1, продвигаясь на 5,3 км с минимума 1900 г. до 1948 г., все время строя, а затем поднимаясь на значительную зыбкая равнина под его голым лицом. После 1948 г. у ледника Таку, который теперь не дает отела, AAR был лишь немного уменьшен (86 и 63). Это привело к дальнейшему продвижению на 1,5 км при сниженной скорости 37 млн.−1. В 1990 году AAR ледника Таку был достаточно высоким 82, чтобы побудить Пелто и Миллера сделать вывод, что ледник Таку будет продолжать развиваться в течение оставшегося десятилетия 20-го века.[15] С 1986 по 2005 год высота линии равновесия на леднике увеличивалась без значительного сдвига конечной точки, что привело к снижению AAR примерно до 72. Пелто и Миллер пришли к выводу, что текущее снижение скорости продвижения с 1970 года связано с расширением конечной доли в боковом направлении. в отличие от ухудшения баланса массы, и что основная сила, стоящая за продвижением ледника Таку с 1900 года, связана с положительным балансом массы.[15] Недавнее отсутствие положительного баланса масс в конечном итоге замедлит отступление, если оно будет продолжаться.

Последствия изменения климата

Размер приливных ледников таков, что цикл приливных вод составляет несколько сотен лет. Ледник приливной воды нечувствителен к климату во время наступления и резкого отступления фаз своего цикла. В том же регионе разные конечные реакции наблюдаются среди ледников, образующих приливные воды, но не конечных ледников на суше. Примером тому служат 17 крупных ледников Джуно Айсфилд, 5 отступили более чем на 500 м с 1948 г., 11 более чем на 1000 м и один ледник Таку продвинулся. Это различие подчеркивает уникальное влияние на конечное поведение ледникового цикла приливной воды, которое привело к тому, что ледник Таку стал нечувствительным к изменению климата за последние 60 лет. Одновременно в обеих Патагонии.[17] и Аляска,[7] есть ледники приливной воды, которые продвинулись в течение значительного периода времени, приливные ледники быстро отступают и устойчивые приливные ледники.

Рекомендации

Сноски

  1. ^ Мерсер, Дж. (1961). «Реакция ледников фьорда на изменение лимита фирна». Журнал гляциологии. 3/29 (29): 850–858. Bibcode:1961JGlac ... 3..850M. Дои:10.1017 / S0022143000027222.
  2. ^ а б c d Остин, Пост (1975). «Предварительная гидрография и исторические конечные изменения ледника Колумбия». Атлас гидрологических исследований Геологической службы США HA-559. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  3. ^ а б Vieli, A .; J. Jania; Х. Блаттер; М. Функ (2004). «Кратковременные изменения скорости на Hansbreen, леднике приливной воды на Шпицбергене». Журнал гляциологии. 50 (170): 389–398. Bibcode:2004JGlac..50..389V. Дои:10.3189/172756504781829963.
  4. ^ а б ван дер Вин, К.Дж. (2004). «Приливный отел». Журнал гляциологии. 42: 375–386.
  5. ^ Warren, C.R .; Н.Ф. Глассер; A.R. Керр; С. Харрисон; В. Винчестер; А. Ривера (1995). «Характеристики отела приливной воды на леднике Сан-Рафаэль, Чили». Журнал гляциологии. 41 (138): 273–289. Дои:10.1017 / S0022143000016178.
  6. ^ Хьюз, Теренс (1988). «Отел ледяные стены». Анналы гляциологии. 12: 74–80. Дои:10.1017 / S0260305500006984.
  7. ^ а б c Brown, C.S .; М.Ф. Мейер; и А. Пост (1982). "Скорость отела ледников приливной воды Аляски, применительно к леднику Колумбия". Профессиональная газета геологической службы США. Геологическая служба США. 1044-9612: C1 – C13.
  8. ^ а б Pelto, M. S .; Уоррен, К. Р. (1991). «Связь между скоростью отела ледника приливной воды и глубиной отела на фронте отела». Анналы гляциологии. Международное гляциологическое общество. 15: 115–118. Bibcode:1991АнГла..15..115П. Дои:10.1017 / S0260305500009617.
  9. ^ Пауэлл, Р. Д. (1991). «Системы заземления как средства контроля второго порядка на колебаниях границ приливных вод умеренных ледников». Ледниковые морские отложения; Палеоклиматическое значение. Специальные статьи Геологического общества Америки. 261: 75–93. Дои:10.1130 / SPE261-p75. ISBN  978-0-8137-2261-0.
  10. ^ Функ, М .; Рётлисбергер, Ф. (1989). «Прогнозирование воздействия запланированного водохранилища, которое частично затопит язык Унтераарглетшер в Швейцарии». Анналы гляциологии. Международное гляциологическое общество. 13: 76–81. Bibcode:1989АнГла..13 ... 76F. Дои:10.1017 / S0260305500007679.
  11. ^ а б c Пелто, М. (1987). «Баланс массы ледников юго-востока Аляски и северо-запада Британской Колумбии с 1976 по 1984 год: методы и результаты» (PDF). Анналы гляциологии. 9: 189–193. Дои:10.3189 / S0260305500000598.
  12. ^ а б Виенс, Р.Дж. (1995). «Динамика и баланс массы приливных вод, образующих ледники на юге Аляски (неопубликованная магистерская диссертация)». Вашингтонский университет. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  13. ^ Pelto, Mauri S .; Мэтт Бидл; Мейнард М. Миллер (2005). "Измерения баланса массы ледника Таку, ледниковое поле Джуно, Аляска, 1946-2005 гг.". Программа исследований Джуно Айсфилд. Получено 2007-10-11.
  14. ^ "Обзор программы / Зачем изучать ледник Хаббард?". Ледник Хаббарда, Аляска. Геологическая служба США. 3 января 2007 г.. Получено 2007-10-11.
  15. ^ а б c d Pelto, M .; М.М. Миллер (1990). «Баланс массы ледника Таку, Аляска с 1946 по 1986 год». Северо-западная наука. 64 (3): 121–130.
  16. ^ а б Мейер, М.Ф .; Почта; Л. А. Расмуссен; В. Г. Сикония; Л. Р. Мэйо (1980). «Отступление ледника Колумбия, Аляска - предварительный прогноз». 80-10. Отчет USGS по открытому файлу. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  17. ^ а б Уоррен, К. Р. (1993). «Недавние быстрые колебания отела ледника Сан-Рафаэль, Чилийская Патагония: климатические или неклиматические?». Geografiska Annaler. 75A (3): 111–125. Дои:10.1080/04353676.1993.11880389.
  18. ^ Пауэлл, Р. Д. (1991). «Системы заземления как средства контроля второго порядка на колебаниях границ приливных вод умеренных ледников». В Дж. Б. Андерсон и Г. М. Эшли (ред.). Морские ледниковые отложения: палеоклиматическое значение; Специальная бумага 261. Денвер: Геологическое общество Америки. С. 74–94.
  19. ^ Филд, У. О. (1975). «Ледники прибрежных гор: пограничные хребты (Аляска, Британская Колумбия и территория Юкон»). В У. О. Филд (ред.). Горные ледники северного полушария. Ганновер, Нью-Хэмпшир: Исследовательская и инженерная лаборатория холодных регионов армии. С. 299–492.
  20. ^ Молния, Б.Ф. (2006). «Поведение ледников Аляски в конце девятнадцатого - начале двадцать первого века как индикаторы изменения регионального климата». Глобальные и планетарные изменения. Elsevier B.V. 56 (1–2): 23–56. КАК В  B000PDTHNS. Дои:10.1016 / j.gloplacha.2006.07.011.
  21. ^ Motyka, RJ; L Хантер; К. Эчельмейер; C Коннор (2003). «Подводная лодка, тающая на краю умеренного приливного ледника, ледник ЛеКонте, Аляска» (PDF). Анналы гляциологии. Международное гляциологическое общество. 36: 57. Bibcode:2003АнГла..36 ... 57М. Дои:10.3189/172756403781816374. Архивировано из оригинал (PDF) 8 июля 2008 г.. Получено 2007-10-27.
  22. ^ Motyka, R.J .; Бегет, Дж. Э. (1996). «Ледник Таку, юго-восток Аляски, США: поздняя голоценовая история приливно-водного ледника». Арктические и альпийские исследования. 28 (1): 42–51. Дои:10.2307/1552084. JSTOR  1552084.
  23. ^ Мьюир, Джон (1915). Путешествие по Аляске. Бостон: Хоутон Миффлин. ISBN  0-87156-783-0.

Прочие ссылки

  • Виенс, Р. 2001. Позднее голоценовое изменение климата и колебания отела ледников вдоль юго-западной окраины ледникового поля Стикин, У. АЛАСКА, докторская диссертация У. Вашингтон. [2]
  • Пост, А .; Мотыка, Р. Дж. (1995). «Ледники Таку и Ле Конте, Аляска: контроль скорости отела асинхронных наступлений и отступлений в позднем голоцене». Физическая география. 16: 59–82. Дои:10.1080/02723646.1995.10642543.