Льодовик - Тепловий або енергетичний баланс Британіка
Баланс маси та температурні коливання льодовика частково визначаються тепловою енергією, що надходить або втрачається у зовнішнє середовище - обмін, який майже повністю відбувається на верхній поверхні. Тепло отримують від короткохвильового сонячного випромінювання, довгохвильового випромінювання від хмар або водяної пари, турбулентного переносу від теплого повітря, проведення вгору від теплих нижніх шарів і тепла, що виділяється при конденсації роси або інею або замерзанні рідини води. Тепло втрачається за рахунок випромінювання довгохвильового випромінювання, турбулентного перенесення в більш холодне повітря, тепла, необхідного для випаровування, сублімації або танення льоду, і проведення вниз до нижніх шарів.
У помірних регіонах сонячна радіація, як правило, є найбільшим джерелом тепла (хоча велика частина надходить випромінювання відбивається від поверхні снігу), і більша частина втрат тепла йде на танення льоду. Неправильно вважати сніг або танення льоду безпосередньо пов’язаними з температурою повітря; саме структура вітру, турбулентні вихори біля поверхні визначають більшу частину теплопередачі від атмосфери. У полярних областях тепло отримується переважно від надходить сонячного випромінювання і втрачається за рахунок випромінювання довгохвильового випромінювання, але теплопровідність із нижніх шарів і турбулентна передача тепла до або з повітря також задіяні.
Льодовиковий потік
В зоні накопичення сальдо маси з року в рік є позитивним. Тут льодовик став би дедалі товщі і товщі, якби не компенсуючий потік льоду від цієї області (див. Відео). Цей потік подає масу в зону абляції, компенсуючи постійні втрати там льоду.
Потік льодовика є простим наслідком ваги та повзучих властивостей льоду. Підданий напруженню зсуву з часом, лід зазнає повзучості або пластичної деформації. Швидкість пластичної деформації при постійних напругах зсуву спочатку висока, але звужується до стабільного значення. Якщо це стійке значення, швидкість деформації зсуву, нанести на графік проти напруження для багатьох різних значень прикладеного напруження, вийде кривий графік. Крива ілюструє те, що відоме як закон потоку або установчий закон льоду: швидкість деформації зсуву приблизно пропорційна кубу напруги зсуву. Цей установчий закон, який часто називають законом про течію Глена, є основою для всіх аналізів течії крижаних покривів та льодовиків.
Оскільки лід має тенденцію до накопичення в зоні накопичення льодовика, розвивається поверхневий нахил у напрямку до зони абляції. Цей ухил і вага льоду викликають напруження зсуву по всій масі. У випадку з простою геометрією напругу зсуву можна задати за такою формулою:
де τ - напруга зсуву, ρ щільність льоду, h товщина льоду і α нахил поверхні. Кожен елемент льоду деформується відповідно до величини напруги зсуву, визначеної (4), зі швидкістю, визначеною вищезазначеним законом потоку Глена. Додаючи або інтегруючи деформацію зсуву кожного елемента по всій товщині льодовика, можна отримати профіль швидкості. Йому можна надати числовий вираз як:
де u1 - поверхнева швидкість, зумовлена внутрішньою деформацією, а k1 - константа, що включає властивості льоду та геометрію. У цьому простому випадку швидкість приблизно пропорційна четвертій мірі глибини (h 4). Тому, якщо товщина льодовика лише незначно змінюється внаслідок зміни чистого балансу маси, відбудуться великі зміни в швидкості потоку.
Льодовики, які мають температуру плавлення біля основи, також можуть ковзати по ліжку. Два механізми працюють, щоб дозволити ковзати над нерівним ліжком. По-перше, невеликі виступи на ліжку спричиняють концентрацію напруги в льоду, збільшену кількість пластичного потоку та потоки льоду навколо виступів. По-друге, лід на стороні виступів під впливом зазнає більш високого тиску, що знижує температуру плавлення і призводить до танення частини льоду; на нижньому боці течії є зворотне, і тала вода замерзає. Цей процес, який називають повторною регуляцією, контролюється швидкістю, з якою тепло може проходити через нерівності. Перший процес найефективніший з великими ручками, а другий процес є найефективнішим при невеликих нерівностях. Разом ці два процеси виробляють ковзання ліжка. У затворі ручок гірських порід можуть утворитися заповнені водою порожнини, що ще більше ускладнює процес. Крім того, дослідження показали, що ковзання змінюється із зміною базального тиску води або її кількості. Хоча процес ковзання льодовика по гірській породі розуміється загальним чином, жодна з декількох детальних теорій не була підтверджена польовими спостереженнями. Ця проблема в основному не вирішена.