I fogli di ghiaccio sono enormi e dinamici di ghiaccio che coprono migliaia di chilometri quadrati, principalmente ricoprendo la Groenlandia e l'Antartide. Essi contengono vasti negozi di acqua dolce; il solo strato di ghiaccio antartico contiene circa il 60% dell'acqua dolce del mondo.

Caratteristiche fisiche dei fogli di ghiaccio: Crevasses

Le crevasse sono profonde, crepe a forma di cuneo che si aprono nello strato superiore fragile di un foglio di ghiaccio. Sono il segno più visibile di stress all'interno del ghiaccio. Mentre possono sembrare pericolosi statici, le crevasse sono caratteristiche dinamiche che registrano la storia del flusso del ghiaccio e giocano un ruolo critico nel trasporto dell'acqua di fusione dalla superficie al letto.

Meccanica della Frattura

Il ghiaccio vicino alla superficie è freddo e fragile. Poiché il foglio di ghiaccio scorre in discesa sotto il suo peso, diverse parti del ghiacciaio si muovono a velocità diverse. Quando lo stress trasile o shear che agisce sul ghiaccio supera la sua forza di rottura, le fratture di ghiaccio. Crevasse si apre perpendicolare alla direzione di massima tensione propagale. La profondità di una crevasse secca è limitata dalla sovratensione della pressione di ghiaccio; a 30 metri di profondità di crepazione è approssimativamente elevata.

Tipi di Crevasse e cosa rivelano

I glaciali classificano le crevasse per il loro orientamento rispetto al flusso di ghiaccio, e ogni tipo racconta una storia sugli stress in gioco.

  • Le crevasse trasversali[[] formano perpendicolari a scorrere in aree dove il ghiaccio si estende e accelera, come ad esempio dove un flusso di ghiaccio esce da una stretta valle o si muove su un passo ripido nella roccia.
  • Le crevasse longitudinali[] formano parallele al flusso, tipicamente dove il ghiaccio si sta diffondendo lateralmente e comprimendo nella direzione del flusso, spesso ai margini dei flussi di ghiaccio che scorre veloce.
  • Le crevasse marginali[] formano ad un angolo di circa 45 gradi alla direzione del flusso, si curvano a monte. Sono causate da stress di taglio dove il ghiaccio veloce strofina contro il ghiaccio più lento o la parete della valle.
  • I crevas[] si formano in archi come una piattaforma di ghiaccio si diffonde dopo aver lasciato un ghiacciaio di uscita limitato.

L'analisi dei modelli crevasse da immagini satellitari consente agli scienziati di mappare i campi di stress su interi fogli di ghiaccio, fornendo dati essenziali per i modelli di flusso di ghiaccio.

Idrofrattatura: Il collegamento profondo

Il limite di profondità di 30 metri di crepa secca è completamente bypassato da un processo chiamato idrofrattatura. Quando le piscine di acqua di fusione di superficie in una crevasse, il peso dell'acqua esercita una pressione enorme alla base della crepa. L'acqua è più densa del ghiaccio, quindi la pressione esercitata da un crepa riempita d'acqua può facilmente superare la pressione confinante del ghiaccio circostante, guidando la crepaccia tutta la superficie di ghiaccio.

Caratteristiche fisiche dei fogli di ghiaccio: Flussi di ghiaccio

Nascosti all'interno del lenta movimento del ghiacciaio sono condotti di flusso rapido: sono i flussi di ghiaccio: le strette arterie di ghiaccio che si muovono a velocità di centinaia di metri all'anno, molto più veloci del ghiaccio circostante. Sono il meccanismo primario con cui un foglio di ghiaccio scarica la massa all'oceano.

L'anatomia del flusso veloce

Un flusso di ghiaccio si muove velocemente non perché il ghiaccio si deforma più rapidamente, ma perché scivola sul suo letto. Questo scorrimento basale richiede un'interfaccia lubrificata. Sotto i flussi di ghiaccio più veloci, le indagini geofisiche hanno trovato uno strato di sedimenti morbidi e saturati dall'acqua chiamato till[[Fstraform:1]]]]. Questo fino a deformare dolcemente come uno scorrevole sotto il peso del flusso di ghiaccio sopra il Keyly.

Esempi: Pino Isola e Ghiacciai Thwaites

I ritiri più osservati sulla Terra sono il Ghiacciaio di Pine Island e il Ghiacciaio di Thwaites, entrambi nel settore del Mar di Amundsen dell'Antartide Occidentale. Questi ghiacciai stanno drenando una vasta regione del Ghiaccio Antartico occidentale, che è messa a terra su roccia sotto il livello del mare.

Spots appiccicosi e Variabilità di flusso

I loro letti sono eterogenei, contenenti macchie di alto attrito chiamate "punti appiccicosi". Questi punti appiccicosi possono essere causati da urti di roccia, aree in cui la sino è stata svuotata, o regioni in cui il letto è congelato. La dimensione e la distribuzione di macchie appiccicose controllano la velocità del flusso di ghiaccio.

Outlet Glaciers: La connessione marina

I torrenti di ghiaccio che terminano nell'oceano si nutrono spesso di ghiacciai all'uscita, che sono costrette da fiordi o valli. Questi ghiacciai di uscita sono i condotti principali per la perdita di massa di ghiacciai in Groenlandia. La Jakobshavn Isbræ in Groenlandia è uno dei ghiacciai più veloci al mondo, muovendosi a velocità di oltre 10 chilometri all'anno, poiché viscere gli iceberg legati all'oceano.

Caratteristiche fisiche dei fogli di ghiaccio: laghi subglaciali

I laghi subglaciali sono grandi corpi di acqua liquida intrappolati alla base di un foglio di ghiaccio. Essi sono creati da una combinazione di calore geotermico che sorge dall'interno della Terra e dalle proprietà isolanti del ghiaccio denso sopra. Questi laghi rappresentano un ambiente estremo e sono una componente vitale del sistema idrologico subglaciale.

Discovery e Esplorazione

L'esistenza di laghi subglaciali è stata ipotizzata per la prima volta negli anni '60 e '70 sulla base di un suono radar aereo. Il primo e più grande lago scoperto è stato il lago Vostok in Antartide orientale, un corpo di acqua la dimensione del lago Ontario, sepolto sotto quasi 4 chilometri di ghiaccio.

Attivo vs. Laghi stabili

La ricerca iniziale ha assunto laghi subglaciali sono stati isolati, serbatoi stabili. Altimetria radicale da satelliti come ICESat e CryoSat-2 ha cambiato completamente questa vista. Sappiamo ora che molti laghi subglaciali sono altamente attivi. L'acqua può drenaggio rapidamente da un lago all'altro, creando un sistema dinamico di tubature subglaciali. L'esempio classico è la rete sotto Whillans Ice Stream in West Antarctica

Formazione e distribuzione

Un lago subglaciale si forma dove la temperatura basale è al punto di fusione della pressione (la temperatura a cui il ghiaccio si scioglie sotto il peso del ghiaccio sovrapposto) e dove una depressione topografica permette l'acqua a pool. Il flusso di calore geotermico è la fonte primaria di energia. La distribuzione dei laghi subglaciali è irregolare. Sono abbondanti sotto l'interno denso della East Antarctic Ice Sheet, dove l'alta pressione abbassa il punto di fusione attivo sotto il West.

Significato ecologico e biogeochimico

I laghi subglaciali sono estremamente confugia biologica, sono completamente scuri, freddi e isolati dalla superficie per milioni di anni. Tuttavia, studi di nuclei sedimentari e campioni d'acqua del lago Whillans e del lago Vostok hanno rivelato gli ecosistemi microbici fiorenti. Questi organismi sono chemolithoautotrophs, il che significa che derivano energia non dalla luce solare, ma dalle reazioni chimiche con le rocce e i sedimenti sul pavimento del lago.

Interazioni e feedback: Un sistema collegato

Le tre caratteristiche, le creva, i flussi di ghiaccio e i laghi subglaciali, non sono indipendenti, sono collegate da una complessa rete di feedback che controlla la stabilità complessiva della calotta del ghiaccio.

Connessione superficiale a banda larga tramite Crevasses

Come discusso, l'idrofrattatura crea un collegamento fisico diretto tra la superficie e il letto. In Groenlandia, l'acqua di fusione estiva si inonda in crevas e moulins (le ali verticali nel ghiaccio), raggiungendo il letto entro le ore. Questa improvvisa iniezione di acqua lubrifica la base del foglio di ghiaccio, causando lo scivolamento più veloce.

Il ruolo dei laghi subglaciali e delle correnti di ghiaccio

La scoperta dei laghi attivi sotto il Whillans Ice Stream ha dimostrato che il drenaggio di un lago può causare un flusso di ghiaccio per accelerare o rallentare. Il rilascio di acqua da un lago subglaciale pressurizza il sistema di drenaggio a valle, riducendo l'attrito al letto e permettendo al ghiaccio di scivolare più velocemente.

La zona di messa a terra

L'area più critica dell'interazione è la zona di messa a terra, dove la calotta di ghiaccio a terra incontra lo scaffale galleggiante. Qui, le crevasse sono comuni a causa della flessione del ghiaccio. L'acqua dolce da laghi subglaciali e sistemi di drenaggio è scaricata nell'oceano alla linea di messa a terra. Questo ingresso di acqua dolce colpisce la circolazione dell'oceano e si scioglie alla fronte di ghiaccio.

Conclusione: Implicazioni per il futuro Sea-Level Rise

Le caratteristiche fisiche uniche di ghiacciai, le crescite, i flussi di ghiaccio e i laghi subglaciali, sono la chiave per sbloccare le previsioni del futuro aumento del livello del mare. Non sono caratteristiche statiche su un paesaggio bianco ma attivi, i componenti interconnessi di un sistema altamente dinamico. La stabilità di un ghiacciaio dipende dal delicato equilibrio tra queste caratteristiche.