Spesso chiamati fiumi di ghiaccio, si formano in regioni fredde dove la neve si accumula più velocemente di quanto si scioglie, comprimendo nel corso dei secoli in ghiaccio denso e fluente. Questi corpi massicci non sono statici; strisciano, scivolano e macinano la loro strada attraverso paesaggi, intagliano vallate, trasportando detriti, e lasciando dietro una firma geologica distinta. Capire come i ghiacciai si formano e si muovono

Formazione dei ghiacciai

I ghiacciai hanno origine in ambienti dove la neve annuale supera il fuso annuale. Questa condizione, nota come equilibrio di massa positivo, permette di persistere nella stagione estiva e accumulare anno dopo anno. Nel tempo, il peso di strati successivi comprime gli strati inferiori, iniziando una trasformazione da neve leggera, soffice a ghiaccio denso e cristallino. Questo processo non avviene durante la notte; può richiedere decenni a secoli, a seconda del clima locale e dei tassi di nevicata.

La zona di accumulo

La parte superiore di un ghiacciaio, dove la neve si accumula e la compattazione inizia, è chiamata la zona di accumulo. Qui, la neve si accumula in strati, ciascuno che rappresenta un anno o una stagione di nevicata. Come la neve si approfondisce, la pressione dall'alto costringe gli strati inferiori a recristallizzare, espellendo l'aria e riducendo lo spazio di poro. La neve si trasforma in firn, un materiale granuloso e intermedio che rimane a metà diventa profondamente puro di ghiaccio.

Da neve a Ghiaccio Ghiacciato

La trasformazione da neve a ghiaccio è un processo fisico guidato dalla temperatura e dalla pressione. La neve fresca ha una densità intorno a 0,1 grammi per centimetro cubo. Come compatta, diventa firn, con una densità di circa 0,5 g/cm3.

Il bilancio Glacier

La salute di un ghiacciaio è determinata dal suo equilibrio di massa, dalla differenza tra accumulo e ablazione. L'accumulazione comprende tutti gli ingressi di neve, ghiaccio e pioggia che si congelano sulla superficie del ghiacciaio. L'ablazione comprende tutte le perdite, principalmente fusione, sublimazione e calvi di iceberg. Quando l'accumulo supera l'ablazione, il ghiacciaio avanza.

La Meccanica del Movimento Glacier

Una volta che il ghiaccio glaciale raggiunge uno spessore di circa 20-30 metri, la pressione alla base è sufficiente per far deformare il ghiaccio in modo plastico. Questa deformazione, combinata con lo scorrimento sul letto, spinge il movimento del ghiacciaio. Il tasso di movimento varia ampiamente, da pochi centimetri all'anno in ghiacciai freddi e lenti a decine di metri al giorno in ghiacciai in movimento veloce.

Deformazione interna

La deformazione interna, chiamata anche striscia, si verifica perché il ghiaccio è un solido cristallino che si comporta come un fluido molto viscoso sotto stress sostenuto. I cristalli di ghiaccio individuali scivolano l'un l'altro lungo i loro piani di scivolamento interni, permettendo all'intera massa di ghiaccio di scorrere lentamente giù per la discesa. Questa deformazione è sensibile alla temperatura; il ghiaccio più caldo deforma più facilmente che il ghiaccio più freddo.

Slittamento basca

Lo scorrimento basale avviene quando la base del ghiacciaio è lubrificata dall'acqua di fusione, riducendo l'attrito con la roccia sottostante. L'acqua di fusione può derivare da una fusione superficiale che percola giù attraverso crevasse e mouline, o dal calore geotermico e dal riscaldamento attrito alla base. Lo scorrimento basale è il meccanismo dominante nei ghiacciai a base di caldo, che sono al punto di fusione della pressione alla base.

Ghiacciai di ingrandimento

Alcuni ghiacciai mostrano un comportamento ciclico noto come "sorvegliamento", dove si alternano tra lunghi periodi di quiscenza e brevi scoppi di rapido anticipo. Durante un'ondata, un ghiacciaio può spostare decine a centinaia di metri al giorno, superando il suo normale flusso.

Tipi di ghiacciai

I ghiacciai sono classificati per le loro dimensioni, forma e caratteristiche termiche. La classificazione più comune si distingue tra ghiacciai alpini o valli, che fluiscono all'interno delle valli di montagna e dei ghiacciai, che sono vaste masse di ghiaccio continentali. I ghiacciai di ghiaccio e di uscita rappresentano forme intermedie.

Ghiacciai alpini o valle

I ghiacciai alpini hanno origine in terreni montagnosi e scendono in vallate preesistenti, spesso intagliate in caratteristici profili a forma di U. Questi ghiacciai sono tipicamente più piccoli dei ghiacciai e si trovano in ogni continente tranne in Australia. Tra gli esempi figurano il Mer de Glace nelle Alpi francesi e il ghiacciaio dell'Athabasca nelle Rocce canadesi.

Fogli di ghiaccio e copri ghiaccio

I ghiacciai più grandi della Terra, che coprono oltre 50.000 chilometri quadrati, sono oggi solo due: il ghiacciaio della Groenlandia e il Ghiaccio Antartico. Questi ghiacciai contengono circa il 99% del ghiaccio fresco del mondo. I calotti di ghiaccio sono simili in forma ma più piccoli, che coprono meno di 50.000 chilometri quadrati, e si trovano in luoghi come l'Islanda e l'Artico canadese.

Glaciers Outlet e ghiacciai Tidewater

I ghiacciai di uscita sono canali di ghiaccio che sgocciolano il ghiaccio da ghiacciai o da ghiacciai, spesso attraverso valli di montagna. Quando questi ghiacciai raggiungono l'oceano, sono chiamati ghiacciai di mare. Questi ghiacciai calvono iceberg nel mare, un processo che può causare una rapida perdita di ghiaccio.

Erosione glaciale e forme di terra

Mentre i ghiacciai si muovono, essi erosigono il contorno sottostante attraverso due processi primari: abrasione e plucking. L'abrasione si verifica quando i frammenti di roccia incorporati nella base del raschio del ghiacciaio contro la roccia come carta vetrata, lisciando e lucidandolo.

Cirques, Arêtes e Horns

Le cirche sono depressioni a forma di ciotola alla testa di una valle glaciale, formate dal movimento rotazionale del ghiaccio e dal gelo-squadra del promontorio. Quando due cirques erode back-to-back, formano una cresta tagliente e a forma di coltello chiamata arête. Quando tre o più cirche erodono intorno ad un'unica cima di montagna, creano una caratteristica diagnostica a forma di corno inglese nota.

Valli e Fiordi U-Shaped

A differenza delle valli a forma di V scolpite dai fiumi, le valli glaciali hanno una caratteristica sezione trasversale a forma di U con lati ripidi e un ampio piano piatto. Questa forma deriva dalla potenza erosiva del ghiaccio, che allarga e approfondisce la valle mentre scorre. I fiordi sono valli a forma di U che sono stati inondati da acqua di mare dopo il ritiro dei ghiacciai.

Striature e Polacco

Le striature glaciali sono graffi e scanalature scolpite nel contorno di rocce incastonate nel ghiaccio, che si allineano alla direzione del flusso di ghiaccio, fornendo un record di movimento del ghiacciaio passato. La stessa azione abrasiva può produrre una superficie liscia e lucida su rocce più dure come il granito.

Deposizione glaciale e forme di terra

I ghiacciai trasportano enormi quantità di sedimenti, che vanno dalla farina di roccia fine ai massicci massicci. Quando il ghiaccio si scioglie, questo sedimento viene depositato, creando forme di terra che modellano il paesaggio post-glaciale. Il sedimento depositato direttamente dal ghiaccio viene chiamato fino a quando, mentre i sedimenti effettuati e depositati da flussi di acqua fusa viene chiamato lavaggio.

Moraines

Le morene sono accumulazioni di fino a depositate ai margini di un ghiacciaio. I moraini laterali si formano lungo i lati di un ghiacciaio a valle, mentre i moraini mediali formano dove due ghiacciai si fondono. I moraini terminali segnano la più lontana estensione dell'avanzata di un ghiacciaio, e i moraini recessivi segnano posizioni dove il ghiacciaio si ferma durante il ritiro.

Drumlins e Eskers

I tamburi sono snellati e allungati, che assomigliano a cucchiai invertiti, composti da fino a quando sono allineati con la direzione del flusso di ghiaccio. Spesso si verificano in gruppi chiamati campi di tamburi, fornendo indizi sulla velocità e la direzione del flusso di ghiaccio passato.

Finora erratico

Fino a che il sedimento non è un assortimento depositato direttamente dal ghiaccio glaciale. Contiene una miscela di argilla, limo, sabbia, ghiaia e massi, che riflette la varietà di rocce che il ghiacciaio ha attraversato. Irratici sono grandi massi trasportati dai ghiacciai e depositati in aree con diversa roccia. La presenza di un erratico lontano dalla sua roccia sorgente è forte evidenza canadese di glaciazione passata.

I ghiacciai come indicatori del cambiamento climatico

I ghiacciai sono tra gli indicatori più sensibili del cambiamento climatico, la loro risposta ai cambiamenti di temperatura e precipitazioni è relativamente veloce e osservabile, rendendoli preziosi per il monitoraggio del riscaldamento globale.

Bilancia di massa e Ritiro

Gli scienziati misurano l'equilibrio di massa del ghiacciaio confrontando l'accumulo di neve in inverno con il ghiaccio sciolto in estate. Un saldo negativo di massa indica che il ghiacciaio sta perdendo la massa netta, portando a diradamento e ritiro. Dal 1980, la maggior parte dei ghiacciai al di fuori delle regioni polari hanno sperimentato i bilanci di massa negativi. Il World Glacier Monitoring Service mantiene un database globale di misure di bilancio di massa del ghiacciaio, e la tendenza è inequivoca: i ghiacciai stanno diminuendo le regioni dell'Hiaya verso il tasso di ritiro.

Contributo al Rise del Livello del Mare

L'acqua di fusione glaciale contribuisce a salire a livello del mare in due modi: attraverso il scioglimento diretto dei ghiacciai di montagna e dei berretti di ghiaccio, e attraverso lo scarico accelerato dei ghiacciai attraverso i ghiacciai di uscita. I ghiacciai e i calotti di ghiaccio di montagna hanno contribuito circa il 25-30% del livello di mare osservato dall'inizio del XX secolo, anche se hanno solo una piccola frazione del ghiaccio di mondo accelera.

Significato idrologico ed ecologico

I ghiacciai non sono solo agenti geologici; svolgono anche un ruolo critico nel ciclo idrologico e sostengono gli ecosistemi unici. In molte parti del mondo, l'acqua di fusione glaciale sostiene i fiumi che forniscono acqua per bere, l'agricoltura e l'energia idroelettrica durante le stagioni secche.

Conservatori d'acqua dolce

Durante l'estate, l'acqua di fusione da ghiacciai integra il flusso fluviale, fornendo una costante fornitura di acqua quando le precipitazioni sono scarse. Ciò è particolarmente importante nelle regioni aride e semiaride che dipendono dai fiumi a base di ghiacciai, come gli Indus, Ganges, e i bacini di Brahmaputra in Asia meridionale. Il rilascio stagionale di acqua di fusione supporta anche l'irrigazione per milioni di ettari di terreni agricoli.

Sistemi di fusione e di fiume

L'acqua di Meltwater dai ghiacciai alimenta alcuni dei più grandi sistemi fluviali della Terra, tra cui l'Amazzonia, il Mississippi e lo Yangtze. Nell'Himalaya, il cosiddetto Terzo Polo, i ghiacciai alimentano dieci fiumi principali che forniscono acqua a oltre 1,5 miliardi di persone.

Ecosistemi glaciali

Nonostante le temperature fredde, i ghiacciai ospitano diverse comunità microbiche, tra cui batteri, funghi e alghe che vivono sulla superficie del ghiaccio e all'interno del ghiaccio. I fori di crioconite, piccole depressioni riempite di sedimenti scuri e acqua di fusione, sono punti caldi di attività microbica sulle superfici del ghiacciaio.

Interazioni umane con i ghiacciai

Le persone hanno interagito con i ghiacciai per millenni, affidandosi a loro per l'acqua, le vie di viaggio e il significato spirituale.In epoca moderna, i ghiacciai sono anche fonti di valore economico attraverso il turismo e l'energia idroelettrica, ma pongono pericoli che richiedono una gestione attenta.

Risorse idriche e idroelettrica

In molti paesi montani, l'acqua di fusione glaciale è sfruttata per la generazione di idroelettrici, fornendo una fonte affidabile di energia rinnovabile. Norvegia, Islanda, Svizzera e la provincia canadese della British Columbia dipendono tutti dai fiumi a base di ghiacciai per una parte significativa della loro energia elettrica. Tuttavia, il declino a lungo termine dei ghiacciai influenzerà la distribuzione stagionale del flusso d'acqua, potenzialmente ridurre la produzione di energia idroelettrica nella tarda estate e autunno.

Turismo e ricreazione

I ghiacciai attirano milioni di turisti ogni anno, offrendo opportunità di escursionismo, arrampicata su ghiaccio e visite turistiche. Le destinazioni dei ghiacciai più popolari includono i ghiacciai Franz Josef e Fox in Nuova Zelanda, il ghiacciaio Perito Moreno in Argentina, e il ghiacciaio Jostedalsbreen in Norvegia. Il turismo glaciale contribuisce significativamente alle economie locali, ma anche pone la pressione su ambienti di ghiaccio fragili.

Hazards e Risk Management

I ghiacciai possono rappresentare dei pericoli significativi, tra cui le inondazioni di espulsione del lago glaciale (GLOF), le valanghe di ghiaccio e i flussi di detriti. I GLOF si verificano quando un lago glaciale, abbagliato dalla moraina o dal ghiaccio, rilascia improvvisamente un grande volume d'acqua, causando un'inondazione catastrofica a valle.

Conclusioni

I ghiacciai sono molto più che inerti di ghiaccio; sono sistemi dinamici che modellano i paesaggi, regolano le forniture di acqua e rispondono sensibilmente al cambiamento climatico. Dal lento compattamento della neve al ghiaccio al rapido aumento di un ghiacciaio, i processi che governano la formazione e il movimento dei ghiacciai sono un testamento al potere dell'acqua nel suo stato congelato.