Introduzione

I ghiacciai sono tra le forze più potenti e persistenti che modellano la Terra e la superficie. Questi vasti corpi di ghiaccio, formati nel corso dei secoli dall'accumulo e dalla compattazione della neve, si muovono lentamente ma inesorabilmente attraverso la terra. Il loro movimento non è una semplice diapositiva ma un complesso processo fisico che coinvolge più meccanismi che operano a diverse scale.

Meccanismi del movimento glaciale

Il relativo contributo di ciascun meccanismo dipende dalla temperatura, dalla pressione e dalla presenza di acqua al ghiacciaio e n. 8217; la base. I due meccanismi primari sono la deformazione interna e lo scorrimento basale, con contributi aggiuntivi da processi subglaciali come la deformazione dei sedimenti.

Deformazione interna

La deformazione interna, nota anche come strisciante, è il processo attraverso il quale i cristalli di ghiaccio all'interno del ghiacciaio cambiano forma e si distinguono l'uno dall'altro sotto l'influenza della gravità. Il ghiaccio è un solido cristallino, ma sotto le immense pressioni che si trovano all'interno di un ghiacciaio, si comporta come un fluido viscoso su lunghe scale di tempo.

Slittamento basca

Lo scorrimento del fondo avviene quando l'intero ghiacciaio scorre lungo la roccia sottostante o il sedimento. Questo processo è reso possibile dalla presenza di acqua di fusione al ghiacciaio’ la base, che riduce l'attrito. L'acqua alla base può provenire da un crollo superficiale che penetra attraverso crepature e moulins, da un calore geotermico che fonde il ghiaccio basale, o da un riscaldamento attrito generato dallo scorrimento stesso.

Processi sottoglaciali e deformazione del sedimento

Per i ghiacciai che sovrastano i sedimenti morbidi piuttosto che le rocce dure, il movimento del ghiacciaio può comportare deformazione del sottostante fino a questo processo, noto come deformazione dei sedimenti subglaciali, si verifica quando lo stress della tosaia dai letti di ghiaccio sovrastante provoca il fallimento e il flusso dei sedimenti saturati dall'acqua.

Fattori che influenzano il flusso del ghiacciaio

La velocità e lo stile del movimento dei ghiacciai sono influenzati da un complesso gioco di fattori ambientali e fisici, e la comprensione di questi controlli è fondamentale per prevedere come i ghiacciai risponderanno alle mutevoli condizioni climatiche.

Temperatura e clima

I ghiacciai sono ampiamente classificati in due categorie termiche: temperato e freddo. I ghiacciai temperati, noti anche come ghiacciai a base di calore, esistono al punto di fusione durante la loro massa, permettendo a abbondante acqua di fusione di raggiungere il letto e facilitare lo scorrimento rapido basale. I ghiacciai a freddo, invece, rimangono al di sotto del punto di congelamento e sono temprati ai loro letti, spostandosi quasi esclusivamente attraverso la deformazione interna a tassi molto più lenti.

Piste e Topografia

Il ghiaccio si muove lungo la pista sotto la gravità, e le pendici più ripide generano maggiori sollecitazioni di guida. Il rapporto si esprime attraverso l'equazione di sforzo di guida, che riguarda lo spessore del ghiaccio, la pendenza di superficie e la densità del ghiaccio. La topografia crea anche costrizioni e espansioni che influenzano i cicli di flusso.

Spessore del ghiaccio e pressione

Lo spessore del ghiaccio è direttamente collegato sia allo stress di guida che al tasso di deformazione interno. Il ghiaccio spesso esercita una maggiore pressione alla base, che aumenta il punto di fusione del ghiaccio leggermente attraverso la fusione della pressione, un fenomeno noto come rapporto Clausius-Clapeyron. Questa pressione di fusione può produrre acqua di fusione anche a temperature di sottocongelamento, facilitando lo scorrimento basale in alcuni ghiacciai a base di freddo.

Idrogeno subglaciale

La configurazione e l'efficienza del sistema di drenaggio subglaciale svolgono un ruolo decisivo nella modulazione del flusso dei ghiacciai. L'acqua sul letto del ghiacciaio può scorrere attraverso sistemi distribuiti, come cavità collegate o film sottili, o attraverso sistemi canalizzati, come i canali R, che sono tunnel fusi nella base del ghiaccio accelerando i canali di scarico.

Dinamica del flusso ghiacciaio

Il flusso glaciale non è sempre costante e uniforme, molti ghiacciai mostrano comportamenti dinamici complessi, inclusi interventi di sovratensione, calve e rapido ritiro.

Chirurgia dei ghiacciai

I ghiacciai sovrapposti sono un fenomeno affascinante e poco comprensibile. Questi ghiacciai si alternano tra lunghi periodi di flusso lento o stagnante, noto come la fase di quiescente, e brevi periodi di flusso estremamente rapido, noto come la fase di sovratensione. Durante un'ondazione, velocità di flusso possono aumentare da ordini di magnitudo, e il ghiacciaio può avanzare diversi chilometri in un solo anno.

Ghiacciai di marea e Calving

I ghiacciai Tidewater sono ghiacciai che terminano nell'oceano. Questi ghiacciai sono tra le masse di ghiaccio più veloci sulla Terra, con alcuni in Groenlandia e Alaska che si muovono diversi chilometri all'anno. Il meccanismo primario di perdita di massa per ghiacciai di mare è il calcolo, il processo con cui gli iceberg si disgregano dal termine ghiacciaio.

Flussi di ghiaccio e Scambi di ghiaccio

I corsi d'acqua sono corridoi di ghiaccio in rapida evoluzione all'interno di più grandi lastre di ghiaccio, come quelli dell'Antartide e della Groenlandia. Possono muoversi a velocità di centinaia di metri all'anno, mentre il ghiacciaio circostante si muove solo a metri all'anno. I corsi d'acqua sono tipicamente sottosviluppati da sedimenti smerigliati e deformabili, e sono lubrificati da acqua ad alta pressione ai loro letti.

Impatto sulla formazione del paesaggio

Il movimento dei ghiacciai è uno dei processi più efficaci di erosione e di depositazione sulla Terra. Nel corso dei millenni i ghiacciai scolpirono il paesaggio in modi inconfondibili, creando forme di terra che persistono molto tempo dopo la scomparsa del ghiaccio.

Forme di terra erosional

L'abrasione è la macinazione del contorno di detriti e di altri strati di ghiaccio, che si formano in una parte del ghiacciaio, che produce una farina di roccia fine e superfici levigate e levigate.

Campioni di terreno

I ghiacciai trasportano enormi quantità di sedimenti, che vanno dalle particelle di argilla ai massicci. Questo sedimento, noto collettivamente come fino, viene depositato quando il ghiacciaio si scioglie o quando il ghiaccio diventa sovraccarico. Le more sono creste o tumuli di fino a depositare i margini fertili di un ghiacciaio.

Caratteristiche costiere

Le isole fiordalise della Norvegia sono una delle più drammatiche forme di terra create dall'erosione glaciale. Queste profonde e strette insenature si formano quando un ghiacciaio erosisce una valle a forma di U sotto il livello del mare, e la valle è inondata dall'oceano dopo i riti del ghiacciaio. I fiordi possono essere estremamente profondi, con circa 1.000 metri di profondità.

Misurazione e monitoraggio del movimento dei ghiacciai

La comprensione delle dinamiche dei ghiacciai richiede misure precise di velocità di flusso, spessore del ghiaccio e cambiamento di altezza delle superfici. Le tecniche moderne hanno rivoluzionato lo studio dei ghiacciai, permettendo agli scienziati di monitorare grandi aree con alta risoluzione temporale e spaziale.

Osservazioni remote e satellitari

La gamma di telerilevamento satellitare ha trasformato la glaciologia. L'interferometria radar a diaframma sintetica, o InSAR, può misurare la velocità di superficie del ghiacciaio con precisione di centimetri, confrontando le immagini radar acquisite giorni o settimane.

Metodi di perforazione a terra e ghiaccio

Le misurazioni basate sul suolo completano le osservazioni satellitari e forniscono dati di validazione critici. I ricevitori GPS utilizzati sulle superfici ghiacciai registrano dati di posizione continua, rivelando variazioni diurne e stagionali della velocità che i satelliti non possono catturare.

I ghiacciai e il cambiamento climatico

Il movimento e l'equilibrio di massa dei ghiacciai sono direttamente legati al clima. Come aumento delle temperature globali, i ghiacciai di tutto il mondo stanno perdendo la massa a velocità acceleranti. Questa perdita di massa ha profonde implicazioni per l'aumento del livello del mare, le risorse idriche e l'evoluzione del paesaggio. Le calotte di ghiaccio della Groenlandia e dell'Antartico contengono solo abbastanza ghiaccio per aumentare il livello del mare di circa 65 metri se completamente sciolto.

Il flusso glaciale risponde al cambiamento climatico attraverso molteplici percorsi. Le temperature più calde aumentano la superficie, che può inizialmente accelerare lo scorrimento basale fornendo più acqua al letto. Tuttavia, come i sottili del ghiaccio e il terminus si ritira, lo stress di guida diminuisce, e il ghiacciaio può rallentare. In ghiacciai tidewater, l'interazione tra il riscaldamento dell'oceano e le dinamiche di calcolo può produrre rapida, accelerazione e flusso di ghiaccio durato a inversione.

Conclusioni

Il ghiaccio scorre non come un semplice solido ma come un materiale policristallino che deforma, scivola, e interagisce con il suo letto in modi che gli scienziati stanno ancora lavorando per comprendere pienamente. I meccanismi di deformazione interna, lo scorrimento basale e la deformazione dei sedimenti subglaciali funzionano insieme per produrre l'ampia gamma di comportamenti di flusso osservati nella natura, dal lento strisciamento dei ghiacciai a valle a bassa temperatura