Archivio Geologico del passato Climatico della Terra

Le forme di terra glaciali non sono solo caratteristiche sceniche di paesaggi alpini e di alta latitudine; sono tra gli archivi più durevoli e informativi della storia climatica terrestre. Queste caratteristiche fisiche, scolpite dall'avanzata, dal ritiro e dallo scioglimento dei ghiacciai, codificano i dati dettagliati dei volumi di ghiaccio passati, delle temperature e, in modo critico, delle fluttuazioni del livello marino.

Le forme di terra glaciali forniscono una prova fisica diretta di dove si trovava il ghiaccio e come si comportava. Quando i ghiacciai si espandono, si bloccano vaste quantità di acqua dolce sulla terra, causando il livello del mare globale a cadere. Quando si sciolgono, quell'acqua ritorna all'oceano, aumentando il livello del mare. Le forme di terra lasciate dietro - i moreni, i fiordi, le pianure, i tamburi e le sponde sollevate, le sponde, registrano le caratteristiche di ghiaccio che si possono registrare rapidamente la geometria e il volume delle masse di ghiaccio.

Comprendere il significato delle forme di terra glaciale non è quindi un'inseguimento accademico astratto; è una necessità pratica per preparare le comunità costiere, le infrastrutture e gli ecosistemi per i cambiamenti futuri.

Formazione e classificazione delle forme di terra glaciale

Le forme di terra glaciali sono largamente divise in due categorie: erosione e depositaria. Le caratteristiche erosali sono scolpite dalla rettifica e dall'azione di slittamento del ghiaccio in movimento, mentre le caratteristiche depositali sono costruite dal sedimento che i ghiacciai trasportano e rilasciano. Entrambi i tipi forniscono indizi complementari sulla dinamica del ghiaccio passato e la storia del livello del mare.

Formaggi glaciali erotici

Le forme terrestri erosiali rivelano la direzione, lo spessore e il regime termico delle ex masse di ghiaccio.

  • Valli a forma di U: Diversamente dalle valli a forma di V tagliate dai fiumi, i trozzi glaciali hanno pavimenti ampi, piani e lati ripidi, spesso rupestri. La forma riflette l'erosione laterale delle pareti a valle del ghiaccio e l'efficiente trasporto di detriti. La profondità e la larghezza delle valli a forma di U può indicare lo spessore del ghiacciaio che li ha occupati, che a sua volta si riferisce al ghiaccio.
  • Fiori: Queste sono valli a forma di U che sono state sommerse dall'aumento del livello del mare postglaciale. I fiordi si trovano in regioni ad alta latitudine come Norvegia, Cile, Nuova Zelanda e British Columbia. La loro profondità, spesso superiore a 1.000 metri, segna la massima estensione dell'erosione glaciale sotto il livello del mare.
  • Cirques:[ Depressioni a forma di ciotola ai capi delle valli di montagna, cirques sono formate dal movimento rotazionale del ghiaccio e del gelo che bagna. L'elevazione e l'orientamento sono sensibili alle altitudini della neve passate, controllate dalla temperatura e dalle precipitazioni.
  • Arêtes e corna:[[] Affilato, creste a forma di coltello (arêtes) e piramidale (horns) forma dove l'erosione glaciale agisce su più lati di una montagna. Queste caratteristiche indicano glaciazione intensa e sostenuta e aiutano a delineare la geometria dei campi di ghiaccio precedenti.
  • Striazioni e lucidatura glaciale:[[] Le graffi e le superfici lisce sul letto registrano la direzione del flusso di ghiaccio e la presenza di detriti subglaciali. I modelli di ripiegamento possono essere utilizzati per ricostruire i vettori di flusso di ghiaccio, che sono essenziali per modellare le dinamiche del ghiacciaio e l'equilibrio di massa.

Campioni glaciali depositari

Le forme di terra depositarie sono composte dai detriti rocciosi (till) e dai sedimenti stratificato (outwash) che i ghiacciai lasciano dietro.

  • Moraines: Questi sono creste o cumuli di fino a depositati ai margini di un ghiacciaio. I moraini del terminal segnano l'avanzata più lontana del ghiaccio, mentre i moraini laterali e recessional registrano posizioni durante il ritiro.
  • Drumlins:[] Piste di forma a goccia, semplificate fino a quel modulo sotto ghiaccio che si muove velocemente. I loro assi lunghi indicano la direzione del flusso e la loro struttura interna riflette l'ambiente subglaciale. I campi di Drumlin sono associati a periodi di rapido movimento del ghiaccio, che possono portare a rapido deflusso di fogli di ghiaccio e corrispondenti variazioni del livello del mare.
  • Eskers:[ Le creste lunghe e sinuose di sabbia e ghiaia depositate dai fiumi di acqua di fusione che fluiscono dentro o sotto i ghiacciai. I risparmiatori segnano le vie di drenaggio dell'acqua di fusione subglaciale.
  • Tale terrazze e kame:[] Irregolari tumuli e terrazze formate da sedimenti che si accumulano in depressioni su o contro il ghiaccio.
  • Le pianure di lavaggio (sanduri): Pianure di sabbia stratificato e ghiaia, depositate da flussi di acqua fusa al di là del margine di ghiaccio. La misura e il volume di sedimenti delle pianure di lavaggio fuoriuscite registrano la quantità totale di acqua di fusione liberata durante la disglaciazione.

Glacial Marine Landforms

Nelle regioni in cui i ghiacciai terminano nell'oceano, una suite distintiva di forme terrestri si sviluppa all'interfaccia ice-ocean.

  • Grounding-zone wedges:[] Depositi sedimentari che si formano alla linea dove transizioni di ghiaccio a terra a ghiaccio galleggiante. La loro geometria registra lo spessore del foglio di ghiaccio passato e la posizione della linea di messa a terra, che è un controllo critico sulla stabilità del ghiaccio a base di mare.
  • Canali di acqua dolce sulla mensola continentale:[] Canali sommersi scolpiti da acqua di fusione subglaciale che scaricava al margine di ghiaccio. Queste caratteristiche forniscono la prova di impulsi di acqua fusa passata che entrano nell'oceano durante la disglaciazione.
  • Debri a picco:[] Rocce e sedimenti trasportati da iceberg e gettati sul fondo del mare come si scioglie il ghiaccio. La distribuzione e la composizione dei detriti ammassati di ghiaccio nei nuclei di sedimenti marini documentano i tassi di calvicoltura del iceberg e le vie della deriva di iceberg, entrambi collegati alla perdita di massa del ghiaccio e al livello del mare.

Insieme, queste forme terrestri creano un record completo di storia glaciale che può essere letto nel paesaggio e nel fondo marino.

Le forme di terra glaciali come proxy per i livelli del mare passato

Una delle forme di terra glaciali più dirette informa la scienza del livello del mare è attraverso l'identificazione e la datazione di ex litorale. Quando i fogli di ghiaccio si sciolgono, la Terra solida si rimbalza lentamente dal peso del ghiaccio rimosso - un processo chiamato regolazione isostatica glaciale (GIA).

Spiagge e terrazze marine

Le spiagge rialzate sono ex litorale che ora siedono sopra il livello del mare presente. Si formano quando la terra sale più velocemente dell'oceano, o quando il livello del mare scende a causa della crescita del foglio di ghiaccio. Terrazze marine elevate con creste di spiaggia ben conservate, conchiglie, o depositi di torba forniscono misurazioni dirette delle posizioni del livello del mare passato.

Sulle coste fortemente glaciate, come la Scozia, la Scandinavia e la Baia di Hudson, si trovano spiagge rialzate a centinaia di metri sopra il livello del mare attuale. Queste elevazioni riflettono l'enorme spessore delle ex lastre di ghiaccio, fino a 3 km in luoghi, e il lento rimbalzo della crosta terrestre che continua oggi.

Striature e trincee

I trimlini sono confini sulle piste di montagna che separano il pizzico glaciale sopra dalla roccia inondata o ricoperta di suolo sottostante. Segnano la massima profondità verticale di un ghiacciaio. Mapping trimlines e abbinandoli con le direzioni di striazione, gli scienziati possono ricostruire la geometria tridimensionale delle ex masse di ghiaccio e calcolare il loro volume. La differenza tra il volume al MGL e oggi fornisce una stima del livello totale del ghiaccio equivalente (SLE) delle masse di acqua immagazzinate in quelle LGM.

Debris e livello del mare

I nuclei di sedimenti marini che contengono strati di detriti di ghiaccio (IRD) registrano episodi di accresciuto calcolo dell'iceberg. Questi eventi di Heinrich, chiamati dal ricercatore che li ha identificati, sono associati a sovratensioni del ghiacciaio Laurentide e corrispondono a rapidi eventi di aumento del livello del mare di diversi metri al secolo. La ripetizione degli strati di IRD nei sedimenti dell'Atlantico settentrionale dimostra che le proiezioni possono subire brusche di ghiaccio hanno una brusca rilevanza diretta.

Meccanismi che collegano i ghiacciai e il cambiamento del livello del mare

Il rapporto tra le forme di terra glaciale e il livello del mare è mediato da diversi meccanismi geofisici e climatologici, la comprensione di questi meccanismi è essenziale per tradurre le osservazioni della forma di terra in stime quantitative del livello del mare.

Regolazione glaciale Isostatica

Quando i fogli di ghiaccio crescono, il peso del ghiaccio deprime la crosta terrestre nel mantello sottostante. Al contrario, quando il ghiaccio si scioglie, la crosta si rimbalza verso l'alto—un processo che continua migliaia di anni dopo la disglaciazione. Questo movimento verticale cambia il livello relativo locale del mare. Ad esempio, in aree che erano sotto il centro della Laurentide Ice Sheet, come la baia di Hudson, il livello del mare relativo è caduto di deflusso globale.

Impronte per la produzione di acqua dolce e di mare

Lo scarico delle acque melodiche da fogli di ghiaccio non aumenta uniformemente il livello del mare. Invece, gli effetti gravitazionali, rotazionali e deformativi della ridistribuzione della massa dell'acqua creano modelli spaziali noti come impronte digitali del livello del mare. Ad esempio, l'acqua di fusione dal foglio di ghiaccio della Groenlandia aumenta la taratura del livello del mare più nell'emisfero meridionale che vicino alla Groenlandia stessa.

Il ruolo della dinamica del ghiaccio

La presenza di forme di terra glaciali come cunei di zona di terra e canali di acqua di fusione su ripiani continentali indica che i fogli di ghiaccio passati erano sensibili al riscaldamento oceanico.Quando l'acqua calda raggiunge la linea di messa a terra di un foglio di ghiaccio marino-basato, può innescare rapido ritiro e diradamento scienziati. Questo processo, osservato oggi in parti dell'Antartide occidentale, lascia una caratteristica firma di forma di terra di carbonio: un modello di parallela, un piano di ripiegamento-ritorsione di superficie di superficie di superficie di superficie di ripiegata di superficie di ripiegata di ripiegata di ripiegata di ripiegata di ripiegata di ripiegata sul mare.

Registrazioni geologiche chiave e studi di casi

Molte regioni offrono esempi particolarmente istruttivi di come le forme di terra glaciale siano state utilizzate per comprendere i cambiamenti del livello del mare.

La carta di ghiaccio Laurentide

Il Laurentide Ice Sheet, che ha coperto gran parte del Canada e degli Stati Uniti settentrionali alla LGM, ha contenuto abbastanza ghiaccio per abbassare il livello globale del mare di circa 70 m. Il suo ritiro ha lasciato un ricco archivio di forme di terra, tra cui i Grandi Laghi (lavandini di ghiaccio triturati), i campi di tamburi di New York e Wisconsin, e le vaste pianure di lavaggi della valle del fiume Mississippi.

Il foglio di ghiaccio di Fennoscandian

Il Fennoscandian Ice Sheet ha coperto la Scandinavia e parte dell'Europa settentrionale. Il suo ritiro ha prodotto alcune delle spiagge più belle al mondo, soprattutto lungo le coste della Svezia e della Finlandia. Le spiagge più alte della Scandinavia raggiungono circa 290 m sul livello del mare attuale, registrando l'immenso spessore del ghiaccio. Il modello di rimbalzo isostatico è stato misurato con precisione utilizzando strumenti GPS, confermando che GIA continua oggi e contribuisce a un piccolo ma significativo livello del mare.

Antartico e Groenlandia

In Antartide e Groenlandia, le forme di terra glaciale sono in gran parte nascoste sotto le attuali calotte di ghiaccio, ma le tecniche geofisiche come il suono radar rivelano forme di terra sottoglaciali che registrano le dinamiche di ghiaccio passate.

Implicazioni per le proiezioni climatiche moderne

Lo studio delle forme di terra glaciale non è solo retrospettiva; informa direttamente le proiezioni del cambiamento del livello del mare futuro e aiuta a guidare la pianificazione dell'adattamento.

Migliorare i modelli climatici

I dati della forma di terra glaciale servono come condizioni di confine e obiettivi di validazione per le lastre di ghiaccio e modelli climatici. Ad esempio, il modello osservato di posizioni moraine in Nord America è stato utilizzato per testare la capacità dei modelli di foglio di ghiaccio per simulare l'avanzata e il ritiro del ghiacciaio Laurentide.

Monitoraggio delle attuali forme di terra glaciali

Le forme attive di terra glaciale forniscono informazioni immediate sui processi in corso. Ad esempio, le pianure di lavaggio di fronte ai ghiacciai in ritirata in Alaska e in Islanda stanno crescendo come acqua di fusione fornisce sedimenti. Misurando il volume di sedimenti depositati in questi sistemi di lavaggio, ogni anno, gli scienziati possono stimare il totale scarico di acqua di fusione e, per estensione, la perdita di massa del ghiacciaio.

Scenari futuri di risalto del livello del mare

Il record geologico delle forme terrestri glaciali fornisce una linea di base per valutare ciò che è possibile per il futuro aumento del livello del mare. Il fatto che la Terra ha sperimentato il livello del mare multimetro aumenta entro secoli, come registrato da spiagge rialzate e terrazze marine, mostra che i fogli di ghiaccio sono in grado di rapido, non lineare ritiro. Questa conoscenza informa gli scenari "high-end" utilizzati dai pianificatori costieri e dai politici.

Conclusioni

Le forme di terra glaciale sono molto più che curiosità geologiche; sono una fonte primaria di prove empiriche per capire come i fogli di ghiaccio e il livello del mare interagiscono nel tempo. Dalle spiagge alzate della Scandinavia alle more sottomarini dell'Antartide, queste caratteristiche registrano il ritmo di anticipo glaciale e di ritiro, il volume di acqua immagazzinata e rilasciata, e la risposta dettagliata della Terra solida a mutevoli carichi di ghiaccio.

Mentre le temperature di riscaldamento continuano a guidare la perdita di ghiaccio dalla Groenlandia, dall'Antartide e dai ghiacciai montani in tutto il mondo, le lezioni inglobate nelle forme terrestri glaciali non sono mai state più rilevanti, ci ricordano che le calotte sono sensibili al forcing climatico, che il livello del mare può salire rapidamente, e che i paesaggi che vediamo oggi sono il prodotto di processi che hanno plasmato la Terra per milioni di anni.

Per ulteriori informazioni, consultare il IPCC Sesta relazione di valutazione[] per le ultime proiezioni, esplorare le USGS Sea Level Rise funds[ per la scienza costiera, e rivedere il ]ricerca sulle forme terrestri antartiche pubblicate in Natura per gli studi dinatura.