Гідрологія льодовиків

В тропосфері Землі завжди існує область від’ємних температур повітря. Вона торкається певних частин земної поверхні. Тут розповсюджена вода у твердому стані. Сферу холоду, морозу називають кріосферою. До неї відносять сезонний та багаторічний сніговий покрив, сезонну та багаторічну («вічну») мерзлоту, (лід в ґрунтах та породах), льодовики, утворення з кристалічної води в атмосфері і т. п. Нижня межа кріосфери в екваторіальних та тропічних широтах знаходиться на висоті 6-6,5 км, а у приполярних районах уходить разом з мерзлотою на глибини до 0,5-1 км. Межу на поверхні Землі можна характеризувати розповсюдженням сезонних снігів — сезонною сніговою лінією. Її середнє багаторічне положення називають кліматичною сніговою лінією. За нею складаються сприятливі умови для накопичення снігів — додатній сніговий баланс. Частину тропосфери, що знаходиться вище кліматичної снігової лінії називають хіоносферою (гр. chion — сніг). На її положення впливають географічна широта, кліматичні характеристики, особливості рельєфу. Найвище вона розташована в горах сухих тропічних областей (до 6500 м), а найнижче біля Антарктиди — 0 м. В залежності від впливу вологоносних вітрів та експозиції відносно сонячного проміння положення кліматичної снігової лінії може розрізнятися в межах одної гірської системи (різниця складає до 2 км) і, навіть, одного хребта (різниця до 500 м).

Додатній багаторічний сніговий баланс — основна умова утворення льодовиків.

2.2.1. Процеси утворення льодовиків

Сніговий покрив, що накопичується в межах хіоносфери за багато років, поступово створює значний додатковий тиск, а також зазнає різноманітних перетворень, які пов’язані зі складним комплексом фізичних явищ та процесів (див. 1.2.6). В цілому говорять про процеси фірнізації снігу і перетворення фірну в лід. Крім тиску вище розташованих шарів на них впливають підтаювання та замерзання, возгонка та сублімація, рекристалізація власне у твердій фазі. Шлях перетворення снігу в лід визначається кліматичними умовами місцевості. Тобто вони визначають переважання тих, чи інших фізичних процесів утворення льоду. Умовно виділяють шість зон (шляхів) льодоутворення:

1 зона — снігова (рекристалізаційна) — клімат найбільш холодний, процеси танення не відбуваються. Лід утворюється під потужним, (декілька десятків метрів), багаторічним шаром снігу. Він створює необхідний для рекристалізації тиск;

2 зона — сніжно-фірнова (режеляційно-рекристалізаційна) — більша частина снігу перетворюється в лід шляхом рекристалізації, але в теплу пору року можливе поверхневе підтаювання;

3 зона — холодна фірнова (холодна інфільтраційно-рекристалізаційна) — у теплу пору року процеси підтаювання досить розвинуті. Талі води інфільтруються в товщу фірну і замерзають. Але повне його перетворення в лід відбувається лише на глибині шляхом рекристалізації льодовик прогрівається до 0°С тільки у приповерхневих шарах;

4 зона — тепла фірнова (тепла інфільтраційно-рекристалізаційна) — процеси льодоутворення подібні до попередньої зони, але більша частина льодовика може прогріватися до 0°С;

5 зона — фірново-льодова (інфільтраційна) — значне танення. Інфільтраційні води заповнюють усі пори снігового покриву і можуть утворювати стік;

6 зона — льодова (інфільтраційно-конжеляційна) — талих вод дуже багато. Фірну тут немає. Під сезонним снігом одразу залягають шари та лінзи гідрогенного льоду, що утворився у холодну пору року. Лід утворюється шляхом інфільтрації та конжеляції.

У вологих морських умовах значну роль може грати лід, що утворюється за рахунок інею.

Слід відмітити, що при переході від першої до шостої зони закономірно зменшується потужність фірну (фірнових товщ) — від 50-150 м до нуля. При достатній потужності фірн спочатку перетворюється в білий лід, який має такий колір за рахунок значного вмісту повітря. Потім, при наступному ущільненні, утворюється блакитний — глетчерний лід. В умовах низьких температур такі перетворення відбуваються досить повільно. Так в Антарктиді під тиском 100-метрової товщі фірну для цього потрібно більше 100 років. У більш теплих умовах, за рахунок підтаювання, процеси ідуть набагато швидше. У першій зоні фірн утворює так-званий полярний лід. В інших зонах від поверхні льоду і до нижньої межі льодовика температура поступово підвищується. На певній глибині вона (разом з тиском) досягає точки плавлення. В цих умовах лід вміщує мікрооб’єми рідкої води і називається помірним.

Товщі льодовиків можуть бути досить значними: від 100 м, у невеличких карових, до 3-4 км в льодовикових покривах Антарктиди та Гренландії. Слід, також відмітити, що профіль найбільших льодовикових покривів не залежить від форм рельєфу поверхні Землі, а тільки від клімату. В цілому також можна відмітити, що льодовики — це вода, що до певної міри має власну форму і відповідні властивості. Наприклад — льодовик тече (рухається) тільки при певній потужності, за рахунок власної ваги.

Таким чином, спираючись на описані процеси та властивості льодовиків, ми можемо дати їх визначення. За С.В. Калесником льодовик — це природна маса фірну та льоду, яка розташована переважно на суходолі, утворилася шляхом тривалого накопичення та перетворення твердих атмосферних опадів і характеризується постійним власним рухом.