冰架和其他海洋冰川

与海洋接触的冰川统称为海洋冰川。这样的冰川意义重大,因为它们的冰流量足以使它们与海洋及其强大的侵蚀力接触。大多数南极冰川延伸到大海,有些延伸到离岸数百公里。南极的太平洋区包含了具有代表性的不同类型的海洋冰川,从冰架到峡湾冰川,再到那些在涨潮标志以下的海滩上终止的冰川。下面给出了这些例子和解释。

冰架看起来是由冰雪覆盖的冰川冰组成的扁平体,漂浮在大部分地区,但沿着海岸线和海底的其他浅层搁浅。它们是由冰川形成的,特别是从搁浅的冰原上流出的冰流在近海合并,以及由这些冰川附近海湾的旧海冰增厚形成的,特别是在这些海冰被岛屿或搁浅的冰山锚定的地方。冰架在供给冰川流动的推动下,在自身重量的作用下变薄,向海洋外扩张。厚度范围从内陆边缘的1300米到自由漂浮的向海前沿的不到10米不等。在冰搁浅或冰流合并的地方,冰趋于变厚,并可能在变形时弯曲,产生波长为几百米或更短、振幅可达15米的压力辊(脊)。其他波长为1-10千米,振幅达5米的波动或凹陷由于复杂但不完全理解的动力学而广泛存在(Swithinbank和Zumberge, 1965;托马斯,1979 b;Collins and McCrae, 1985)。然而,一般来说,冰架看起来相当平坦,被雪覆盖。罗斯冰架例如,美国的坡度大多在1 / 103到1 / 104之间——没有雪的表面和暴露的沉积物很少。西部的部分麦克默多冰架由于下面结冰,上面消融而被海底碎片覆盖(Swithinbank, 1970),以及特拉诺瓦湾的南森冰架在这方面似乎相当例外。

冰架的营养主要来自冰川冰的流入以及顶部表面积雪和雾凇的积累。沿着冰锋和裂缝壁,固结积雪的季节分层通常很明显。在热传导的情况下(例如,西部麦克默多冰架)或冷-水循环如果允许的话,水会在它们的下面结冰。

冰山的损耗主要是由于冰山从向海的边缘以平均每年几百米的速度崩解而产生的。底部融化也很严重,特别是在冰锋附近,估计速度高达10米每年(Robin, 1979)。损失由表面烧蚀,特别是风蚀它相对较小,但当吹雪覆盖冰面时,看起来非常壮观。

冰川舌(或冰舌)是漂浮冰川冰的较窄的突出物,通常由单一或汇聚的冰流或冰川形成,这些冰流或冰川横向局限在海岸,并流入大海。这些冰舌向海洋延伸,因为穿过陆地接地线(接地的补给冰川和浮冰之间的连接处)的冰流量通常比冰山断裂的速度快。接地线向海洋方向变薄,并向舌的两侧变薄。锯齿或“牙齿”,水平振幅和波长约为数百米,在许多舌的两侧很常见(例如,罗斯岛的埃里伯斯冰川舌);它们的形成可能是由于冰川移动出约束山谷时的横向变形和膨胀(由于压力松弛)造成冰流量的周期性变化。损耗同样主要是由冰解和底部融化造成的,但冰川舌表面的融化和升华可能比冰架上广泛得多,这可以从无雪冷杉的相对范围(旧的雪这已经转变为一种更密集的形式),冰和融水特征。一些冰舌实际上部分搁浅在海底,经常变得很有裂缝,甚至破裂形成冰山舌(例如,思韦茨冰山舌,玛丽·伯德地).

其他进入海洋的冰川并没有延伸到山谷边缘,在极端情况下,甚至没有延伸到高潮水位,因为它们与海洋接触时的消融速度与冰流量相比相对较高。海浪侵蚀、冰的轻微崩解、冰山产生、海底融化和表面消融的综合速率等于冰比冰架或冰舌更靠近接地线的向前运动。从山谷向下流动的海洋冰川可能终止于山谷口(例如,松树岛冰川,玛丽伯德地)或部分上升到峡湾(例如,费拉尔冰川,南维多利亚地)。未封闭的冰川冰(如地面缓慢移动的部分)冰原,冰川哪个地幔低——

位于海岸的地形,或在沿海山脉下面的海洋中结束的叶状冰川)结束于接地线的向海方向,或更靠近海岸。

搁浅的冰崖被称为冰墙,坐落在海滩上或海底水下至少400米深(Robin, 1979)。在退潮时暴露在卵石海滩上的冰墙是南极半岛西海岸的典型特征,从它的北端到Wordie冰架北缘的69°S。

漂浮冰川的平衡状态、物质平衡状态和向海范围受到各种冰川和非冰川的影响冰川过程在几个小时(如风暴潮和潮汐)到数万年的时间内发生作用。接地线的位置和几何形状、冰层厚度和临海边缘位置的变化,都反映了一系列复杂的相互关联的过程。例如,冰架变厚可能是由于:加速变薄或降雪增加导致冰盖排水增加;冰架的爬行速率和/或速度减少(由于海平面下降或海床上升导致温度降低或近海接地区域的发展);降雪量增加或冰架底部融化速度降低;冰山生成速度的下降导致冰架面积的增长和冰架超过其边缘的更大质量(Thomas, 1979b)。类似的因素也适用于冰川舌。

岛屿、海岬或浅滩地区似乎对固定或保护一些冰架和峡湾冰川的向海边缘特别重要,从而影响它们的向海范围(图4.1)。在这些锚固点之外,冰的横向拉伸和变薄会导致冰的破坏。在固定点附近,沿一个相对狭窄的区域建立了冰解锋,向外的冰流与冰山产生和底部融化的速度大致平衡。然而,冰山的产生在空间和时间上是不规律的,因此冰解前缘(或冰舌的向海端)的位置可能在几年甚至几十年的周期内发生变化(例如图4.2),而不考虑质量平衡中更基本的趋势(如果有的话)。由于冰舌的尺寸较小,并且可能更容易受到冰山形成的影响,例如(Swithinbank等人,1977),冰舌的长度可能变化更明显。

冰架的持续退缩是重要的,因为它会产生更多的冰山,并可能加速内陆冰的排水。最近太平洋地区可能有三个冰架的极端退缩表明,冰架并不是常年存在的特征。南极半岛的乔治六世冰架可能在七千年前就消失了(Clapperton and Sugden, 1982)。玛丽伯德地松岛湾海底沉积物中的微化石表明,几百年前存在一个扩大的冰架(Kellogg and Kellogg, 1986),现在只有冰舌和小冰架存在。北维多利亚地纽尼斯夫人湾的冰架可能在1912年至1960年之间破裂并消失(匿名者,1966b),留下了一系列的冰川舌。上一个冰期见证了南极冰架的重大进展和增厚(德鲁里,1979;Stuiver等人,1981)。

冰架在南极的太平洋部分尤其重要。

冰锯长
图4.2。罗斯冰架显示了1902年、1962年和1985年冰锋的位置,以及冰厚度等高线和冰川流线(改编自Bentley等人,1979;尼尔,1979;Jacobs et al., 1986)。

在北维多利亚地的阿代尔角和南极半岛的玛格丽特湾之间,大约40%的海岸线被冰架占据。冰架是船只向南航行的障碍,也是南极冰山的主要来源。750公里宽的罗斯冰架和70公里长的德里加尔斯基冰舌(罗斯海西部)影响着罗斯海部分地区的洋流和海冰分布。

冰架,尤其是大型冰架,因为它们在限制南极冰盖的排放方面发挥着重要作用。罗斯冰架尤其如此,因为它支撑着南极西部的冰盖。

Swithinbank和Zumberge(1965)、Thomas (1979b)和Barkov(1985)对冰架的知识,包括其流动和动力学模型进行了回顾。接下来的三个部分着眼于罗斯冰架和太平洋冰区的其他一些海洋冰川,强调它们的向海边缘和最近的活动,因为它们与太平洋冰区的海岸线密切相关。

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