Ледники являются одними из самых мощных природных сил, формирующих физическую географию Земли. Эти массивные, медленно движущиеся тела льда являются не только замороженными реликтами прошлого климата; они являются активными агентами изменений, которые вырезают горы, транспортный осадок и влияют на глобальные уровни моря. Найденные в полярных регионах и высоких горных хребтах, ледники покрывают около 10% поверхности Земли и содержат примерно 69% пресной воды в мире. Их движение, таяние и рост на протяжении тысячелетий создали некоторые из самых драматических ландшафтов на планете, от зубчатых пиков Альп до расползающихся фьордов Норвегии. Понимание ледников имеет важное значение для понимания того, как физическая география развивается с течением времени и как современные климатические тенденции меняют наш мир.

Что такое ледники?

Ледники образуются, когда снег накапливается в течение многих лет, сжимаясь в плотный лед под весом последовательных слоев. Для того, чтобы ледник развивался, ежегодный снегопад должен превышать летнее таяние, позволяя снежному покрову сохраняться и становиться толще. В течение десятилетий до столетий вес выпадающего снега заставляет нижние слои перекристаллизоваться в пряжу — гранулированный снег — и в конечном итоге в твердый ледниковый лед. Этот лед начинает течь под собственным весом, двигаясь вниз по склону или распространяясь наружу от центрального купола. Движение может составлять несколько сантиметров в день для небольших ледников долины или десятки метров в день для быстро движущихся ледяных потоков.

Ледники не статичны; они продвигаются и отступают в ответ на изменения температуры и осадков. Это динамическое поведение обусловлено балансом между накоплением (снегопад) и абляцией (плавление, сублимация и отечность). Когда накопление превышает абляцию, ледник растет и продвигается; когда абляция доминирует, он отступает. Эта постоянная корректировка делает ледники чувствительными показателями изменчивости климата. Для получения дополнительной информации о формировании и физике ледников см. Обзор ледника Геологическая служба США .

Типы ледников

Глациологи классифицируют ледники на основе их размера, местоположения и структуры потока. Понимание этих категорий помогает географам предсказать, как различные ледники будут реагировать на климатические силы и какие формы суши они будут производить.

Ледники долины

Также известные как альпийские ледники, долинные ледники стекают вниз по ранее существовавшим долинам рек в гористой местности. Они ограничены окружающей топографией, двигаясь как ледяные реки через крутые каньоны. По мере продвижения они разрушают дно и стены долины, превращая V-образные речные долины в широкие, U-образные ледниковые долины. Примерами являются Mer de Glace во французских Альпах и ледник Атабаска в канадских Скалистых горах.

Континентальные ледники (ледяные щиты)

Эти огромные ледяные массы покрывают обширные земельные участки, часто превышающие 50 000 квадратных километров. Сегодня сохранились только два континентальных ледяных щита: Гренландский ледяной щит и Антарктический ледяной щит. Эти ледяные щиты содержат большую часть пресной воды в мире и оказывают глубокое влияние на глобальный уровень моря. Во время последнего ледникового максимума континентальные ледники покрывали большие части Северной Америки, Европы и Азии, оставляя после себя толстые отложения ледниковой дождевой обработки и перестраивая целые континенты.

Ледяные поля и ледяные шапки

Ледяные шапки представляют собой куполообразные массы льда, которые покрывают менее 50 000 квадратных километров, часто покрывающие высокие плато или горные хребты. Ледяные поля похожи, но имеют тенденцию иметь менее определенные купола, с ледяным покровом, текущим наружу в нескольких направлениях. Ледяная шапка Ватнайёкюдль в Исландии и ледяное поле Джуно на Аляске являются яркими примерами. Эти меньшие ледяные массы особенно чувствительны к потеплению температур и часто способствуют ледниковым наводнениям.

Ледники Пьемонта

Когда ледник долины выплескивается из узкого горного ущелья на относительно равнинную низменность, он распространяется на широкую, веерообразную долю, называемую ледником Пьемонта. Ледник Маласпина на Аляске является классическим примером, охватывающим около 3900 квадратных километров. Эти ледники часто окружены обширными промывными равнинами и моренами.

Приливные воды и ледники Калвинга

Некоторые ледники заканчиваются непосредственно в океане, где они отрываются или «откалывают» айсберги. Эти ледники приливной воды несут ответственность за большую часть потери льда из Гренландии и Антарктиды. Процесс откалывания ускоряет сброс льда и может значительно повысить уровень моря. Ледник Колумбия на Аляске является хорошо изученным ледником приливной воды.

Для комплексной системы классификации Национальный центр данных о снеге и льде (FLT:0) предоставляет подробное руководство по типам ледников.

Роль ледников в формировании ландшафтов

Ледники меняют поверхность Земли в результате трех основных процессов: эрозии, транспортировки и осаждения. Каждый из них оставляет четкие сигнатуры на ландшафте, которые могут сохраняться в течение десятков тысяч лет после таяния льда. Изучая эти остатки, геологи реконструируют прошлые ледниковые периоды и предсказывают будущие изменения ландшафта.

эрозия

По мере движения ледников они соскребают и вырывают породу из подстилающей породы. Сам лед недостаточно тверд, чтобы разрушать скалу, но он захватывает фрагменты скал и валуны у ее основания, создавая естественную абразивную «песочницу». Этот процесс, известный как ледниковая истирание, гладкие и полированные поверхности породы, часто оставляя параллельные царапины, называемые полосами. В дополнение к истиранию ледники могут вырывать большие куски породы, замерзая на трещинах и вытягивая их на волю — процесс, называемый выщипыванием.

Эрозионная сила ледников создает несколько знаковых рельефов:

  • U-образные долины: В отличие от V-образных долин, вырезанных реками, ледниковые долины широкие с крутыми прямыми сторонами и плоскими полами.Долина Йосемитского национального парка — классическая U-образная долина, образованная прошлым оледенением.
  • Цирки: Это чашеобразные, амфитеатрообразные углубления во главе ледниковой долины. Цирки образуются там, где лед накапливается и начинает вращаться, углубляя впадину. После отступления ледника небольшое озеро, называемое тарной, часто заполняет цирк.
  • Ареты и рога:] Когда два соседних ледника разрушают противоположные стороны горного хребта, они создают острый, острый хребет, известный как брызги.Если три или более цирка разрушают гору с разных сторон, они оставляют позади крутой, похожий на пирамиду пик, называемый рогом — Маттерхорн в Альпах является самым известным примером.
  • Фьорды: Когда высеченная ледником U-образная долина затоплена морской водой, она становится фьордом. Эти глубокие, крутые заливы распространены в Норвегии, Британской Колумбии и Чили.

Транспортировка

Ледники действуют как массивные конвейерные ленты, перевозя огромное количество каменного мусора - от мелкого ила до валунов размером с дом. Этот материал, в совокупности называемый ледниковым дрейфом, подхватывается со стороны породы и долины. Поскольку лед является твердым, он может переносить мусор любого размера без сортировки (в отличие от воды, которая сортирует отложения по размеру). Таким образом, ледниковые отложения часто несортированы и не стратифицированы.

Обломки, транспортируемые ледником, могут пройти сотни километров, прежде чем отложиться. Материал, вложенный в лед, обычно делится на:

  • Супраледниковые обломки:] Скалы и пыль, которые падают на поверхность ледника от окружающих скал.
  • Осадок, переносимый внутри ледника: Осадок.
  • Подледниковый мусор: Материал тащился вдоль основания ледника, часто измельчаясь в мелкую каменную муку.

Скальная мука особенно важна, потому что она окрашивает ледниковые талые воды в молочно-синий или серый цвет и, осаждаясь на поймах, создает плодородные почвы.Перевозочная способность ледников настолько огромна, что ледниковый щит Лорантид, покрывавший Канаду в последний ледниковый период, переместил валуны из Канадского щита на юг до северных Соединенных Штатов.

Смещение

Когда ледник тает или отступает, он откладывается осадок, который он перенес. Эти отложения образуют различные формы рельефа, которые определяют большую часть ландшафта в ранее оледеневших регионах.

  • Морены: Это хребты или курганы несортированного мусора (до тех пор), которые накапливаются по краям ледника. По бокам образуются боковые морены, терминальные морены отмечают самое дальнее продвижение ледника, а средние морены встречаются там, где сливаются два ледника. Терминальный морен Лонг-Айленда в Нью-Йорке является ярким примером.
  • Ледяной тилл: Прямое отложение несортированных осадков, оставшихся после таяния льда.Тилл может образовывать плотный, плохо дренированный субстрат, который влияет на развитие почвы и гидрологию.Плодородные равнины Среднего Запада США лежат под ледниковым покрытием до плейстоценовых ледяных щитов.
  • Равнины для мытья воды:] По мере таяния ледников талые водные потоки уносят отсортированные отложения ото льда, откладывая слои песка и гравия в широкие плоские равнины. Эти равнины часто очень проницаемы и обеспечивают отличную подпитку грунтовых вод. Сэндхиллы Небраски были сформированы из отложений для мытья.
  • Барабаны: Это гладкие, вытянутые холмы в форме перевернутых ложек, сложенные до тех пор, пока они не образуются под движущимся льдом и выровнены с направлением ледникового потока.Барабаны поля в Нью-Йорке и Висконсине дают подсказки о динамике последнего ледяного щита.
  • Лесочники: Длинные извилистые гравийные и песчаные гряды, осаждаемые талыми реками, текущими внутри или под ледником.Лесочники часто служат источниками агрегата для строительства.
  • Кеттлз: Когда блок льда отделяется от главного ледника и закапывается в промывку, то тает, он оставляет углубление. Эти чайники часто заполняются водой, образуя чайниковые озера. Озера в каме-морейнском комплексе Новой Англии являются классическими примерами.

Взаимодействие эрозии, транспорта и осаждения создает сложную мозаику ландшафтов, которые ученые изучают, чтобы понять ледниковую историю. Для более глубокого погружения в ледниковые процессы статья Nature Education о ледниковых процессах предлагает отличные ресурсы.

Ледники и изменение климата

Ледники являются одними из наиболее заметных и чувствительных индикаторов изменения климата. По мере повышения глобальной температуры из-за увеличения выбросов парниковых газов ледники во всем мире теряют массу с ускорением. Это «ледниковое отступление» было задокументировано на всех континентах, от Гималаев до Анд и Альп. Последствия выходят далеко за рамки непосредственных ландшафтов.

Повышение уровня моря

Вместе ледяные щиты Гренландии и Антарктики содержат достаточно льда, чтобы поднять глобальный уровень моря примерно на 65 метров, если они должны были полностью растаять. Хотя полный коллапс не является неизбежным, даже частичное таяние имеет измеримые эффекты. С 1993 по 2022 год таяние ледников способствовало примерно 21% наблюдаемого повышения уровня моря, а остальная часть приходится на тепловое расширение сброса морской воды и ледяного покрова. Проекты ICC по шестой оценке, которые к 2100 году уровень моря может подняться на 0,3 до 1,0 метра в зависимости от сценариев выбросов, угрожая прибрежным городам, таким как Майами, Шанхай и Венеция.

Водоснабжение

Во всех основных горных хребтах мира, включая Гималаи, Анды и Скалистые горы, находятся ледники, которые действуют как естественные резервуары. Они хранят зимние осадки в виде льда и выделяют его в виде талой воды в засушливые летние месяцы. Более 1,9 миллиарда человек полагаются на реки, питаемые ледниками, для питьевой воды, орошения и гидроэнергетики. По мере сокращения ледников эти запасы воды становятся менее надежными, что приводит к сезонной нехватке и усилению конкуренции за ресурсы. В долгосрочной перспективе, когда ледники полностью исчезнут, многие реки потеряют критический источник летнего потока, что потенциально вызовет сильный водный стресс в густонаселенных регионах, таких как бассейны Инда и Ганга.

Экологические последствия

Ледниковое отступление нарушает экосистемы как в локальном, так и в глобальном масштабе. Приспособленные к холоду виды, такие как ледяные черви, снежные блохи и некоторые водорослевые сообщества теряют свои места обитания. В реках уменьшенные потоки талой воды изменяют температуру воды, транспорт осадков и циклы питательных веществ, влияя на популяции рыб, такие как лосось, которые зависят от холодных, стабильных потоков. Кроме того, потемнение ледниковых поверхностей сажей и черного углерода от лесных пожаров и промышленного загрязнения ускоряет таяние, создавая петлю обратной связи, которая усугубляет изменение климата.

Естественные опасности

Таяние ледников также может увеличить риск стихийных бедствий. Наводнения, вызванные выбросами ледников, происходят, когда озера, застывшие за отступающими ледниками, внезапно разрушаются, высвобождая огромные объемы воды вниз по течению. Эти наводнения опустошают общины в Непале, Перу и швейцарских Альпах. Аналогичным образом, дестабилизация крутых склонов после отступления ледников может вызвать оползни и обвалы горных пород. Частота таких событий растет с повышением температуры, требуя лучшего мониторинга и систем раннего предупреждения.

Страница NASA Glaciers Vital Signs содержит актуальные данные о глобальных изменениях массы ледников.

Заключение

Ледники — это гораздо больше, чем замерзшая вода — они являются динамичными архитекторами физической географии Земли. От вырезания захватывающих U-образных долин, которые привлекают миллионы туристов, до отложения плодородной почвы, которая поддерживает сельское хозяйство, до регулирования запасов пресной воды для миллиардов, ледники оказывают огромное влияние на мир, в котором мы живем. Тем не менее, по мере ускорения изменения климата, эти ледяные гиганты сокращаются темпами, невиданными за тысячи лет, с последствиями, которые пульсируют через уровни моря, экосистемы и человеческие общества. Понимание ледников — как они формируют, перемещаются, формируют ландшафты и реагируют на потепление — это не просто академическое упражнение; это насущная необходимость для адаптации к быстро меняющейся планете. Продолжение исследований и глобальных действий по сокращению выбросов имеют важное значение для сохранения того, что осталось, и для планирования мира, который появляется на их пути.