8.5. Баланс льоду і води в льодовику

Рівняння балансу льоду:

Х_тв+ Y_м+ Y_лав+ Y_зам + Z_кон= Y_т + Z_вип± ∆U_л,

де Х_тв – тверді опади;

Y_м– заметільне перенесення;

Y_лав – лавинне перенесення;

Y_зам – замерзання води;

Z_кон– конденсація водяної пари;

Y_т– стік талої води з льодовика;

Z_вип– випаровування снігу та льоду;

±∆U_л– зміна об’єму льоду в льодовику.

Рівняння балансу води в льодовику:

Х_р+ Y_т= Y_ст + Y_зам ± ∆U_в,

де Х_р– рідкі опади;

Y_т– танення снігу, фірну й льоду на поверхні та в товщі

льодовика;

Y_ст – стік води за межі льодовика;

Y_зам – повторне замерзання талої та дощової води;

±∆U_в– зміна запасів рідкої води в льодовику.

Рівняння балансу маси льодовика:

X + Y_м+ Y_лав+ Z_конд= Y_т+ Z_вип± ∆U,

де ± ∆U – зміна маси льодовика за інтервал часу ∆t.

Рівняння балансу маси льодовика може застосовуватися як до льодовика в цілому, так і до окремих його частин. В області живлення спостерігається позитивний баланс маси льоду, нижче – від’ємний. Межа живлення льодовика може збігатися з фірновою лінією (межа поверхонь фірну та льоду), або може знаходитися нижче неї. У цьому випадку між межею фірну та межею льоду знаходиться смуга «накладеного льоду», яка утворена в результаті повторного замерзання талої води (зона льодовикового живлення).

3. Режим та рух льодовиків

Під режимом льодовика розуміють сукупність усіх процесів, що відбуваються на поверхні і в товщі льодовика, включаючи зміни його об’єму (маси) і форми, наступи і відступи. Якщо акумуляція в льодовику дорівнює абляції, то ∆U_л= 0 і льодовик є стабільним. Якщо акумуляція перевищує абляцію, то ∆U_л >0 і льодовик наростає та наступає. Якщо абляція перевищує акумуляцію, то ∆U_л<0, маса льоду зменшується і льодовик відступає.

Наступання і відступання льодовика часто запізнюються в часі щодо зміни маси льодовика. Щоб льодовик став рухомим, необхідна наявність надлишкового накопичення льоду. Крім того, особливості руху льодовиків зумовлені не тільки кліматичними умовами, а й механічними факторами, як це, наприклад, спостерігається у пульсуючих льодовиків.

Наступ і відступ льодовиків має різну тривалість, яка визначається інтервалами часу геологічного, вікового, багаторічного, сезонного й інших масштабів.

Коливання льодовиків – це режим їх наступу та відступу, пов’язаний, перш за все, зі змінами умов живлення та абляції льодовиків. Наступ льодовиків зазвичай спостерігається в холодні та вологі періоди, відступ – у теплі та сухі. Коливання льодовиків відзначаються і в сучасну геологічні епоху.

Причиною наступу льодовиків у ХVI–ХIХ ст. було загальне похолодання клімату, яке навіть називають «малим льодовиковим періодом». Після

1850 р. льодовики Європи почали майже повсюдно відступати, завдяки потеплінню клімату.

За даними В. М. Котлякова, пік відступу гірських льодовиків приходиться на 1930–1940 рр. У наступні десятиріччя відступання льодовиків змінилося їх стабілізацією і навіть деяким наступом. Так, наприклад, в Австрійських Альпах з 1965 до 1975 рр. доля льодовиків, які наступають, зросла з 30 до 58 %. Однак, за деякими даними, в останні десятиріччя ХХ ст. і в наш час відмічається тенденція відступання льодовиків, особливо у полярних районах у зв’язку з потеплінням.

Від наступу і відступу льодовиків слід вирізняти рух льодовиків, який проявляється у переміщеннях самих мас льоду. Руху льодовиків сприяє велика потужність льодовика, значні похили його поверхні і ложа, відносно підвищена температура повітря (і льоду). Вважають, що помітний рух льодовика починається тоді, коли товщина їх досягне критичної пружності. Зазвичай критична товщина льоду становить 15–30 м.

Швидкість руху льодовиків збільшується при підвищенні температури повітря та у звуженнях долини. Середня швидкість руху льодовика – 0,5 м/добу. Найбільшу швидкість руху мають льодовики Гренландії –40 м/добу. Середня частина льодовика та його поверхневі шари рухаються швидше, ніж окраїнні та глибинні. Улітку та вдень швидкість руху більша, ніж узимку та вночі.

Тимчасове прискорення руху льодовика називають посуванням льодовика. За швидкістю руху льодовиків їх можна поділити на три основні групи. Льодовики першої групимають невелику (до 100–200 м/рік) зміну швидкості руху впродовж року. Це більшість гірських льодовиків та льодовикові щити.Льодовики другої групимають практично постійно велику швидкість руху (до 10–20 км/рік і більше). Це деякі вивідні льодовики Антарктиди та Гренландії.Льодовики третьої групи (пульсуючі)зазвичай мають невелику швидкість руху, але в окремі нетривалі періоди різко прискорюють свій рух (до 100 м/добу). Для них властивий нестійкий динамічний режим посування: тривале накопичення льоду супроводжується різкими зміщеннями льодовика. Для початку посування характерним є перевищення поздовжніх напруг над схилами тертя вздовж ложа льодовика.

Під час руху льодовика в ньому утворюються поперечні та поздовжні тріщини. Поперечні тріщини виникають за наявності в ложі льодовика різних поперечних уступів. На дуже крутих уступах можуть утворюватися льодопади. Ширина, глибина і довжина тріщин різна. Так, в центральних частинах льодовика поперечні тріщини можуть досягати глибини 250 м (при середніх глибинах до 50 м). Знизу тріщини звужуються і замикаються. Після того, як льодовик перейшов різкий уступ, поперечні тріщини змикаються, змерзаються й утворюють на поверхні льоду шви.