Jakie są różne typy formacji lodowych na Ziemi?

Lód występuje na całym świecie w wielu różnych formach. Różne formy lodu to coś więcej niż tylko zamarznięta woda, które opowiadają historię ich środowiska, które zmieniają się wraz z porami roku i pokazują trendy zmieniającego się klimatu na Ziemi.

Naukowcy badają podstawowe próbki pobrane z głębin dużych formacji lodowych, takich jak czapy lodowe i lodowce, aby odkryć, jak lokalny klimat zmieniał się na przestrzeni setek lat i pomóc przewidzieć, jak zmieni się klimat w przyszłości, powiedziała Melissa Hage, specjalistka ds. naukowiec i adiunkt w Oxford College of Emory University w Georgii.

Tutaj definiujemy popularne terminy opisujące różne typy formacji lodowych występujących na całym świecie.

Lodowce

Według National Snow and Ice Data Center (NSIDC) lodowce to duże, słodkowodne masy lodu na lądzie, które powstają w wyniku spadającego śniegu, który z czasem staje się tak ciężki, że zamienia się w lód. Lodowce mają rozmiary od mniej więcej długości boiska do piłki nożnej (120 jardów lub 110 metrów) do kilkuset mil długości i można je znaleźć na każdym kontynencie.

Technicznie rzecz biorąc, lodowce to mniejsze formy czap i pokryw lodowych, z których wszystkie są dużymi masami lodu, które powoli pełzają po krajobrazie, niezależnie od tego, co znajduje się pod nimi. Te wolno poruszające się lodowe giganty mogą przemierzać całe pasma górskie, a nawet aktywne wulkany, według Benjamina Edwardsa, wulkanologa z Dickinson College w Pensylwanii, który bada interakcje między lodowcami i wulkanami.

Lodowce przestają rosnąć tam, gdzie stykają się z oceanem, a cieplejsza słona woda topi krawędź zamarzniętej masy słodkowodnej. Według Justina Burtona, fizyka z Emory College w Georgii, który bada fizykę utraty lodowca, ocieplenie się temperatury oceanu zwiększyło tempo topnienia lodowców i innych formacji lodowych, takich jak góry lodowe i szelfy lodowe w oceanie lub obok niego. Lodowce są jednym z najlepszych wskaźników środowiskowych zmian klimatycznych, ze względu na widoczne zmiany, którym ulegają w ciągu zaledwie kilku dni.

Góry lodowe

Według National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) góry lodowe to duże, pływające masy lodu słodkowodnego, które oderwały się od lodowców, pokryw lodowych lub szelfów lodowych i wpadły do ​​oceanu. Aby można ją było nazwać górą lodową, masa lodu musi wznieść się ponad 16 stóp (4,9 m) nad poziomem morza, mieć od 98 stóp do 164 stóp (30 do 50 m) grubości i zajmować powierzchnię co najmniej 5382 stóp kwadratowych ( 500 m kw.).

Według NSIDC, kawałki lodu, które są zbyt małe, aby można je było zaklasyfikować jako górę lodową, otrzymują bardziej kolorowe nazwy. Na przykład „kawałki bergii” to zazwyczaj kawałki lodu, które oderwały się od góry lodowej i mają mniej niż 15 stóp (5 m) średnicy. „Growlery” to kawałki lodu, które są nieco mniejsze, mniej więcej wielkości pickupa; a kawałki „zuchwałego lodu” to fragmenty o średnicy poniżej 6,5 stóp (2 m).

Góry lodowe mogą mieć również kształt tabelaryczny, co wskazuje, że góra lodowa została oderwana od krawędzi szelfu lodowego. Te duże, prostokątne formy lodu, znane również jako wyspy lodowe w Arktyce, mają zazwyczaj płaskie wierzchołki o prawie prostopadłych bokach.

Pokrywa śnieżna

Pokrywy lodowe to największe formacje lodowe na świecie. Według NSIDC te olbrzymie równiny lodu pokrywają ponad 20000 mil kwadratowych (50 000 km2). Na Ziemi są tylko trzy pokrywy lodowe, które pokrywają Grenlandię, Antarktydę Zachodnią i Antarktydę Wschodnią. Podczas ostatniej epoki lodowcowej pokrywy lodowe pokryły również duże obszary Ameryki Północnej, Ameryki Południowej i Europy Północnej.

Według NSIDC łącznie ponad 99 procent słodkiej wody na Ziemi znajduje się obecnie w pokrywach lodowych Grenlandii i Antarktydy. Naukowcy szacują, że gdyby stopiła się tylko pokrywa lodowa Grenlandii, poziom morza podniósłby się o około 20 stóp (6 m), a jeśli stopiłyby się obie pokrywy lodowe Antarktydy, poziom morza podniósłby się o 200 stóp (60 m). Jednak stopienie się pokryw lodowych zajęłoby kilkaset lat.

W ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci części pokrywy lodowej nad Antarktydą stopniowo topiły się. Edwards powiedział, że chociaż może się wydawać, że stopiła się tylko stosunkowo niewielka część pokrywy lodowej, wystarczy, aby spowodował wzrost wysokości kontynentu, podobnie jak Islandia pod koniec ostatniej epoki lodowcowej. W tym czasie Islandia przeszła przez okres wzmożonego wulkanizmu, prawdopodobnie z powodu odbijania się skorupy po lodzie, który już jej nie obciążał. Ten sam rezultat może stać się problemem dla zachodniej Antarktydy, powiedział Edwards, „chociaż tak naprawdę nie rozumiemy tego obszaru na tyle dobrze, aby wiedzieć na pewno”.

Czapy lodowe i pola lodowe

Czapy lodowe to pokrywy lodowe mniejsze niż 20 000 mil kwadratowych (50 000 km kwadratowych). Według NSIDC te struktury lodowe zwykle powstają w regionach polarnych, które są w większości płaskie i na dużych wysokościach. Na przykład Islandia jest w większości pokryta czapami lodowymi. Czapa lodowa Vatnajökull po wschodniej stronie Islandii to największa czapa lodowa w Europie, zajmująca około 3127 mil kwadratowych (8100 km kwadratowych) i średnio 1300 stóp (400 m) grubości..

Pola lodowe i czapy lodowe są bardzo podobne pod względem wielkości i lokalizacji, a różnią się jedynie wpływem otoczenia na przepływ lodu, zgodnie z National Park Service (NPS). Pola lodowe zawierają góry i grzbiety, które wyskakują z powierzchni lodu i zmieniają sposób przepływu lodu, podobnie jak duży głaz wystający ponad powierzchnię strumienia, powodując przepływ wody wokół niego. Z drugiej strony pokrywy lodowe tworzą się na każdym terenie i rozciągają się od ich środka.

Melanż lodowy

Według Burtona, lodowy melanż to w istocie gigantyczna breja, która tworzy się w lodowcowych fiordach, które składają się z lodu morskiego, gór lodowych i mniejszych krewnych gór lodowych. Melanż tworzy się, gdy prądy oceaniczne lub wiatry powierzchniowe nie przenoszą masy lodu z fiordu, tworząc częściową granicę między lodowcem a oceanem.

Burton powiedział, że melanże lodowe są uważane za największy na świecie materiał ziarnisty ze względu na dużą ilość zawieszonego osadu i cieczy zawartej w brei lodowej..

Ponieważ melanże lodowe nie są lodem stałym, stosunkowo cieplejsza woda oceaniczna może przedostawać się przez lód do powierzchni lodowca. Ta cecha oznacza, że ​​melanż lodowy ma duży wpływ na to, jak bardzo lodowiec pęka i ile słodkiej wody wpływa do fiordu.

Półka lodowa

Według NSIDC większość ziemskich szelfów lodowych znajduje się wokół wybrzeża Antarktydy, ale można je również znaleźć wszędzie tam, gdzie lód lądowy, taki jak lodowiec, wpada do zimnego oceanu. Półki są wykonane z pływających tafli lodu, które łączą się z lądem. Powstają, gdy lód powoli wypływa z lodowców i strumieni lodu do oceanu, ale lód nie topi się od razu z powodu niskich temperatur oceanu. Półki są następnie budowane z dodatkowego lodu wypływającego z lodowców.

Strumienie lodu

Potoki lodowe to rzeki pokryw lodowych, które płyną stosunkowo szybciej niż otaczający lód, zwykle poruszając się średnio około pół mili (800 m) rocznie.

Lodowiec Jakobshavn na Grenlandii, najszybciej płynący lodowiec na świecie, jest czasami klasyfikowany jako strumień lodu. Według artykułu z 2014 roku opublikowanego w czasopiśmie Cryosphere, Jakobshavn porusza się z prędkością około 10,5 mil (17 km) rocznie.

Lód morski

Lód morski jest zamarzniętą słoną wodą i znajduje się w odległych polarnych oceanach. Według NSIDC zajmuje średnio około 9,65 miliona mil kwadratowych (25 milionów kilometrów kwadratowych) Ziemi rocznie..

Lód morski jest niezbędny dla ekosystemów i klimatu regionów polarnych, a także może wpływać na cyrkulację oceaniczną i pogodę, według Earth Observatory NASA. Te kawałki słonowodnego lodu zmniejszają erozję lodowców szelfowych i lodowców w pobliżu wybrzeży, minimalizując fale i wiatr, a także tworzą izolującą powierzchnię, która ogranicza parowanie wody i utratę ciepła do atmosfery. Podczas cieplejszych letnich miesięcy topniejący lód morski uwalnia składniki odżywcze z powrotem do oceanu i wystawia powierzchnię oceanu na działanie promieni słonecznych, które stymulują wzrost fitoplanktonu, który jest podstawą morskiej sieci pokarmowej.

Ponieważ klimat Ziemi podlega szybkim zmianom, lód morski topi się szybciej, niż może ponownie zamarznąć. Jest to szczególnie widoczne w Arktyce, gdzie temperatury oceanów i lądu rosną szybciej niż w jakimkolwiek innym miejscu na Ziemi, powiedział Edwards..

Snowball Earth

Jak podaje Dartmouth Undergraduate Journal of Science, zamarznięta Ziemia, nazywana śnieżną kulą ziemską, odnosi się do okresów w zapisie geologicznym, kiedy większość, jeśli nie całość planety została zamrożona..

„Cztery epoki lodowcowe, między 750 a 580 milionów lat temu, mogły być tak poważne, że cała powierzchnia Ziemi, od bieguna do bieguna, łącznie z oceanami, całkowicie zamarzła” - powiedział Hage. „Gdy oceany polarne zaczęły zamarzać, więcej światła słonecznego odbijało się od białych powierzchni lodu, a chłodzenie zostało wzmocnione”.

Naukowcy szacują, że w tych okresach średnia temperatura na Ziemi spadła do minus 58 stopni Fahrenheita (minus 50 stopni Celsjusza), a cykl wodny (cykl, w którym woda przepływa między atmosferą, lądem i oceanami) został zamknięty.

Ale toczy się dyskusja, czy Ziemia była całkowicie zamarznięta, czy też na równiku nadal znajdowały się płaty błotnistej lub otwartej wody, w których światło słoneczne mogłoby dostać się do wody i pozwolić niektórym organizmom przetrwać.

Naukowcy uważają, że w pewnym momencie poziom dwutlenku węgla w atmosferze wzrósł, najprawdopodobniej z powodu wulkanów, które podniosły temperaturę na tyle, aby wznowić cykl wodny. Hage powiedział, że zwiększona ilość pary wodnej w powietrzu, oprócz dwutlenku węgla, wywołała okres gwałtownego ogrzewania, zwiększając globalną temperaturę do 122 stopni F (50 stopni C) w ciągu kilkuset lat. Niewielkie zmiany światła w orbicie Ziemi lub nachyleniu osi ostatecznie doprowadziły średnią temperaturę planety do obecnej, podtrzymującej życie temperatury 58,6 stopni F (14,9 stopni C).

Badania sugerują, że ogromna eksplozja życia, znana jako eksplozja kambryjska, miała miejsce pod koniec okresu kuli śnieżnej, zgodnie z University of California Museum of Paleontology. Jest to najwcześniejszy znany okres w zapisie kopalnym, w którym główne grupy zwierząt (takie jak ramienionogi i trylobity) po raz pierwszy pojawiają się w krótkim geologicznie okresie (około 40 milionów lat).

Dodatkowe zasoby:

• Dowiedz się o programach badawczych wspieranych przez National Snow and Ice Data Center.
• Przeczytaj o badaniach lodu morskiego prowadzonych w Polar Science Center Uniwersytetu Waszyngtońskiego.
• Posłuchaj, jak brzmi antarktyczny szelf lodowy w tym nagraniu American Geophysical Union (AGU).