En ny model for isfriktion hjælper forskere med at forstå, hvordan gletsjere flyder

Siden begyndelsen af ​​det 20. århundrede har næsten alle Jordens gletschere har trukket sig tilbage eller smeltet. Gletsjere dækker 10 procent af planetens areal og indeholder 75 procent af vores ferskvand. I øvrigt, vandet fra smeltende gletschere tegner sig for næsten to tredjedele af den observerede stigning i det globale havniveau. På trods af de truende økologiske konsekvenser, gletsjerbevægelse er stadig dårligt forstået på grund af mangel på forskning om, hvor store ismasser der blinker og flyder i kontakt med grundfjeldet.

Grundens grovhed, temperaturen på is-bundgrænsefladen og tilstedeværelsen af ​​vandfyldte hulrum påvirker alle friktion og påvirker, hvordan isen vil flyde. At studere disse faktorer udgør unikke udfordringer - fjernradar -registrering af satellitter og fly kan spore glacial bevægelse, men den kan ikke kigge igennem tusindvis af is for at måle detaljerede egenskaber ved isen og klippen.

I et nyt papir i Journal of Chemical Physics , teoretisk fysiker Bo Persson fra Jülich Research Center i Tyskland beskriver en ny model for isfriktion, der giver afgørende indsigt i gletsjerstrømme.

Persson henvendte sig til tidligere undersøgelser af gummioverflader, der enten er i stationær kontakt eller glider forbi hinanden. For gletsjere, han undersøgte faktorer som grundfjeld og is ruhed, og effekten af ​​regulering - smeltning og frysning forårsaget af lokale tryksvingninger. "Trykket svinger på grund af grundfjeldets ruhed, " forklarede han. "Hvis du har en stor 'bump' på grundfjeldet, istrykket mod bumpen vil være højere på den side, hvor isen bevæger sig mod bumpen " - altså sænke isens smeltetemperatur.

"Det vigtigste bidrag i min teori er, at den præcist beskriver dannelsen af ​​hulrum under glidning, og viser, at kavitation faktisk forekommer for glidende hastigheder, der er typiske for flydende gletsjere, " sagde Persson. For de fleste tykke gletsjere - som de polare iskapper - er temperaturen mellem is og grundfjeldet tæt på isens smeltetemperatur på grund af geotermisk opvarmning og friktion. Som følge heraf, hulrummene fyldes næsten altid med vand under tryk.

Tilstedeværelsen af ​​dette vand på grænsefladen mellem is og grund har to effekter, Persson forklarede:Den bærer noget af vægten af ​​den overliggende is, og den smører yderligere grundfjeldet. "Begge effekter vil reducere isfriktionen, " han sagde, hvilket får gletschere til at flyde hurtigere. "Friktionen mellem gletscher og grundfjeldet er af afgørende betydning for gletscherstrømmen og forudsigelsen af ​​stigningen i havniveauet på grund af smeltningen af ​​polarisen, sagde Persson.

"Vi indlandsismodellere skal løse bunden af ​​indlandsisen i vores modeller bedre, som kræver numeriske metoder, der endnu ikke er almindelige for os, "sagde glaciolog Angelike Humbert fra Alfred Wegener Institute i Bremerhaven, Tyskland, der arbejder med indlandsismodellering og fjernmåling af indlandsis og gletsjere ved hjælp af satellitter. "Det er endnu mere besværligt, når simuleringer stadig skal være hurtige nok til at køre simuleringer indtil år 2100 eller 2300. Bo's arbejde minder os om den centrale rolle, som grundens ruhed spiller, hvilket er meget udfordrende at observere med den krævede nøjagtighed i luftbårne radarundersøgelser. "