Glaciologer måler, model hårde gletsjer senge, skriv sliplov for at estimere gletscherhastigheder

Markens fotos viser det hårde, hårdt land, som nogle gletschere glider over:stenede kupler og buler i granit, stenede trin og fordybninger i kalksten. Gletsjerbedene dværger forskerne og deres instrumenter. (Ligesom de høje bjerge på de forskellige horisonter.)

Under deres ture til gletsjerbede, der for nylig blev afsløret af tilbagetrækende gletschere i de schweiziske alper (Rhone, Schwarzburg og Tsanfleuron gletschere) og de canadiske Rockies (Castleguard Glacier), fire glaciologer brugte laser- og droneteknologi til præcist at måle stenede senge og registrere deres meget forskellige konturer.

Forskerne gjorde målingerne til digitale digitale højmodeller af disse gletsjerbede. Derefter gik de på arbejde med håndterbare, men repræsentative underenheder af modellerne for at studere, hvordan gletsjere glider langs grundfjeldsbasen.

"Den enkleste måde at sige det på er ved at undersøge forholdet mellem kræfterne ved bunden af ​​gletscheren og hvor hurtigt gletsjeren bevæger sig, "sagde Neal Iverson, en professor i geologiske og atmosfæriske videnskaber ved Iowa State University og studielederen.

Små kraftændringer, store hastighedsændringer

Den resulterende gletscher "slip law" udviklet af teamet beskriver det "forhold mellem kræfter, der udøves af is og vand på sengen og gletscherhastighed, "Sagde Iverson. Og denne sliplov kan bruges af andre forskere til bedre at estimere, hvor hurtigt islag strømmer ud i oceaner, tabe deres is og hæve havniveauet.

Udover Iverson, undersøgelsesteamet omfattede Christian Helanow, en postdoktor i Iowa State fra 2018 til 2020 og i øjeblikket en postdoktor i matematik ved Stockholms universitet i Sverige; Lucas Zoet, en postdoktor i Iowa State fra 2012 til 2015 og i øjeblikket assisterende professor i geovidenskab ved University of Wisconsin-Madison; og Jacob Woodard, en doktorand i geofysik i Wisconsin.

Et tilskud fra National Science Foundation støttede teamets arbejde.

Helanow er den første forfatter til et papir, der netop er udgivet online af Videnskab fremskridt der beskriver den nye sliplov for gletschere, der bevæger sig på grundfjeldet.

Helanows beregninger - baseret på en computermodel af fysikken for, hvordan is glider over og adskiller lokalt fra groft grundfjeld - og den deraf følgende sliplov indikerer, at små kraftændringer ved gletsjerbedet kan føre til store ændringer i gletsjerhastigheden.

Måler til tommer

Forskerne brugte to metoder til at indsamle højopløselige målinger af topografierne af nyligt udsatte stengletsjersenge. De brugte jordbaseret lidar-kortlægningsteknologi til at tage detaljerede 3D-målinger. Og, de sendte droner op for at fotografere senge fra forskellige vinkler, muliggør detaljeret afbildning af topografi til en opløsning på ca. 4 tommer.

"Vi brugte egentlige isbreer til denne model, i deres fuldstændige 3D, uregelmæssige former, "Sagde Iverson." Det viser sig, at det er vigtigt. "

Tidligere anvendte bestræbelser idealiseret, 2-D modeller af gletsjer senge. Forskerne har lært, at sådanne modeller ikke er tilstrækkelige til at udlede sliploven for en hård seng.

"Det vigtigste, vi har gjort, "Sagde Helanow, "observeres brug, frem for idealiseret, gletsjersenge for at se, hvordan de påvirker gletsjerglidning. "

En universel sliplov?

Værket følger en anden sliplov bestemt af Zoet og Iverson, der blev offentliggjort i april 2020 af tidsskriftet Science.

Der er et par vigtige forskelle mellem de to:Den første sliplov tegner sig for isens bevægelse over blød, deformerbar jord, mens den anden henvender sig til gletsjere, der bevæger sig over hårde senge. (Begge sengetyper er almindelige under gletschere og indlandsis.) Og, den første understøttes af eksperimentelle data fra en laboratorieindretning, der simulerer glid ved en gletsjers seng, frem for at være baseret på feltmålinger af tidligere gletsjerbede og computermodellering.

Ikke desto mindre, de to sliplove endte med at have lignende matematiske former.

"De er meget ens - uanset om det er en glidende lov for bløde senge eller hårde senge, "Iverson sagde." Men det er vigtigt at indse, at processerne er forskellige, konstanterne i ligningerne har ganske forskellige værdier for hårde og bløde senge. "

Det har forskerne tænkt frem til mere numerisk analyse:"Disse resultater, "skrev de, "kan pege på en universel glidelov, der ville forenkle og forbedre skøn over gletsjerudledninger til oceanerne."