Jökulhlaup - Jökulhlaup

Jökulhlaup
Запруженное озеро месяцем ранее, перед тем же йёкулхлаупом

А Jökulhlaup (Исландское произношение:[ˈJœːkʏlˌl̥œip] Об этом звукепроизношение (последнее слово в списке) (помощь ·Информация )) (буквально «ледниковый бег») является разновидностью ледниковый всплеск наводнения.[1] Это исландский термин, принятый в гляциологический терминология на многих языках. Первоначально он относился к хорошо известным подледным прорывным наводнениям Ватнайёкюдль, Исландия, которые вызваны геотермальным нагревом, а иногда и вулканическим подледниковое извержение, но теперь он используется для описания любого большого и резкого выброса воды из подледниковый или же прогляциальное озеро / водохранилище.

Так как jökulhlaups появляются из гидростатически -закрытые озера с плавающими уровнями намного выше порога, их пик увольнять может быть намного больше, чем при прорыве на окраине или вне границы озера. В гидрограф jökulhlaup из Ватнайёкюдля обычно либо поднимается в течение нескольких недель с наибольшим потоком ближе к концу, либо поднимается намного быстрее в течение нескольких часов. Предполагается, что эти модели отражают плавление каналов и поток листов под фронтом, соответственно.[2] Подобные процессы в очень большом масштабе происходили во время дегляциация Северной Америки и Европы после последний ледниковый период (например., Озеро Агассис и Английский канал ), и предположительно в более ранние времена, хотя геологическая летопись плохо сохранилась.

Jökulhlaup процесс

Генерация подледниковой воды

Образование подледниковой талой воды является одним из ключей к пониманию подледникового потока талой воды. Талая вода может образовываться на поверхности ледника (надледниково), под ледником (в основании) или в обоих местах.[3][4] Абляция (плавление поверхности) имеет тенденцию приводить к образованию поверхностных скоплений. Базальное таяние является результатом геотермального теплового потока, исходящего из земли, который меняется в зависимости от местоположения, а также нагрева трением, который возникает в результате движения льда по поверхности под ним. Анализ, проведенный Пиотровски, пришел к выводу, что, исходя из базальных темпов производства талой воды, годовое производство подледниковой воды из одного типичного водосбора северо-западной Германии составляло 642x106 м3 в течение последних Вейкселевское оледенение.[5]

Надледниковые и подледниковые водотоки

Талая вода может течь либо над ледником (надледниково), под ледником (подледниково / базально), либо в виде грунтовых вод в водоносный горизонт ниже ледника в результате гидравлическая проницаемость недр под ледником. Если скорость производства превышает скорость потерь через водоносный горизонт, тогда вода будет собираться в поверхностных или подледных прудах или озерах.[5]

Признаки надледникового и базального водотока различаются в зависимости от зоны прохождения. Надледниковый поток подобен потоку ручья во всех поверхностных средах - вода течет из более высоких областей в более низкие области под влиянием сила тяжести. Базальный сток под ледником существенно различается. В базальном потоке вода, образовавшаяся в результате таяния у основания или вытягиваемая вниз с поверхности под действием силы тяжести, собирается у подножия ледника в прудах и озерах в карманах, покрытых сотнями метров льда. Если нет поверхностного дренажного канала, вода от поверхностного таяния будет стекать вниз и собираться в трещинах во льду, а вода от базального таяния собирается под ледником; любой источник может образовывать подледниковое озеро. В гидравлическая головка Количество воды, собранной в базальном озере, будет увеличиваться по мере того, как вода стекает через лед, пока давление не станет достаточно высоким, чтобы либо проложить путь сквозь лед, либо плавать лед над ним.[3][6]

Эпизодические релизы

Если талая вода накапливается, сбросы носят эпизодический характер как под континентальными ледяными щитами, так и под альпийскими ледниками. Разряд возникает, когда вода собирается, покрывающий лед поднимается, и вода движется наружу в слое с повышенным давлением или в растущем подледном озере. В первую очередь поднимаются участки, где лед легче всего поднимается (т. Е. Участки с более тонкими ледяными покровами). Следовательно, вода может двигаться вверх по местности, лежащей под ледником, если она движется к участкам более низкого слоя льда.[7] По мере того, как вода собирается, дополнительный лед поднимается до тех пор, пока не будет создан канал выпуска.[8]

Если ранее существовавший канал отсутствует, вода первоначально выпускается в виде jökulhlaup с широким фронтом, который может иметь фронт потока шириной в десятки километров, распространяющийся узким фронтом. По мере того, как поток продолжается, он имеет тенденцию разрушать основные материалы и покрывающий лед, создавая туннельная долина канал даже тогда, когда пониженное давление позволяет большей части ледникового льда осесть обратно на подстилающую поверхность, перекрывая широкий передний выпуск и направляя поток. Направление канала определяется в первую очередь толщиной вышележащего льда и, во-вторых, уклоном подстилающей земли, и можно наблюдать, как он «поднимается в гору», поскольку давление льда выталкивает воду в области с более низким ледяным покровом, пока она не появится. на ледниковом склоне. Следовательно, конфигурация различных долин туннелей, образованных определенным оледенением, обеспечивает общее картирование толщины ледника, когда образовывались долины туннелей, особенно если исходный рельеф поверхности под ледником был ограничен.[3][4]

Быстрые выбросы большого объема являются очень эрозионными, о чем свидетельствуют обломки, обнаруженные в туннелях и в устье туннелей, которые, как правило, представляют собой крупные камни и валуны. Эта эрозионная среда соответствует созданию туннелей глубиной более 400 м и шириной 2,5 км, как это наблюдалось в Антарктике.[3]

Пиотровский разработал подробную аналитическую модель процесса, которая предсказывает цикл следующим образом:[5]

  1. Талая вода образуется в результате геотермального отопления снизу. Поверхностная абляция воды не учитывается, поскольку она будет минимальной на максимуме ледников, и данные свидетельствуют о том, что поверхностные воды не проникают в ледник более чем на 100 метров.
  2. Талая вода изначально стекает через подледниковые водоносные горизонты.
  3. При превышении гидравлической проницаемости субстрата подледниковые талые воды накапливаются в бассейнах.
  4. Воды накапливается достаточно, чтобы открыть ледяной завал в долине туннеля, скопившийся после последнего сброса.
  5. Долина туннеля сбрасывает избыток талой воды - турбулентный поток тает или разрушает излишки льда, а также разрушает дно долины.
  6. По мере падения уровня воды давление снижается до тех пор, пока долины туннелей снова не закроются льдом и поток воды не прекратится.

Примеры

Бывший мост в Скафтафетль, Исландия, скрученная ёкюльхлаупом из Гримсвётн извержение 1996 года
Формы рельефа Йокульхлауп в мире

Хотя йёкулхлаупы изначально были связаны с Ватнайёкюдлем, в литературе о них сообщалось в самых разных местах, включая современную Антарктику, и есть свидетельства того, что они также встречались в Лаврентийский ледяной покров[9][10][11][12] и Скандинавский ледяной покров вовремя Последний ледниковый максимум.[13]

Исландия

  • Mýrdalsjökull подвержен большим jökulhlaups, когда подледниковый вулкан Катла извергается примерно каждые 40–80 лет. Пиковая мощность извержения 1755 года оценивается в 200-400 тысяч человек.м3/ с.
  • В Гримсвётн вулкан часто вызывает большие jökulhlaups из Ватнайёкюдль. Извержение 1996 г. вызвало пиковый сток в 50 000 человек.м3/ с и длилось несколько дней.
  • В Эйяфьятлайёкюдль вулкан может вызвать jökulhlaups. Извержение 2010 г. вызвало извержение ёкюльхлауп с пиковым расходом от 2000 до 3000. м3/ с.[14][15]

Северная Америка

В июле 1994 г. поверхностное озеро, покрытое ледяной плотиной, дренировалось через подледный туннель через Ледник Годдарда [св ], в Британский колумбиец Прибрежные горы, в результате получается jökulhlaup. Высота паводка от 100 до 300 м.3/ сек протекли 11 км через Farrow Creek заканчиваться Озеро Чилко, вызывая значительную эрозию. Ледяная плотина не восстановилась. Подобные йёкюльхлаупы из Британской Колумбии приведены в таблице ниже.[16]

Название озераГодПиковый расход (м3/ с)Объем (км3)
Алсек1850304.5
Обезьяна198416000.084
Прилив18005,000-10,0001.1
Донек18104000-60000.234
Саммит196725600.251
Tulsequah195815560.229

Когда ледяной щит Лаурентиды отступил от своей максимальной протяженности примерно с 21000 до 13000 лет назад, на востоке страны произошли два значительных события изменения маршрута талых вод. Северная Америка. Хотя среди геологов до сих пор ведется много споров относительно того, где произошли эти события, они, вероятно, имели место, когда ледяной щит отступил от Адирондакские горы и Низины Святого Лаврентия.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Кирк Джонсон (22 июля 2013 г.). «Аляска ищет ответы на ледниковые волны во время летних паводков». Нью-Йорк Таймс. Получено 23 июля 2013. У гляциологов даже есть название для процесса, который происходит во многих местах по всему миру при изменении климата: jokulhlaup, исландское слово, обычно переводимое как «прыжок через ледник».
  2. ^ Бьёрнссон, Хельги (2002). «Подледные озера и Йёкюльхлаупс в Исландии» (PDF). Глобальные и планетарные изменения. 35 (3–4): 255–271. Bibcode:2003GPC .... 35..255B. Дои:10.1016 / s0921-8181 (02) 00130-3.
  3. ^ а б c d Шоу, Джон; А. Пугин; Р. Р. Янг (декабрь 2008 г.). «Происхождение талой воды для пластов антарктического шельфа с особым вниманием к мегалинейкам». Геоморфология. 102 (3–4): 364–375. Bibcode:2008 Geomo.102..364S. Дои:10.1016 / j.geomorph.2008.04.005.
  4. ^ а б Смелли, Джон Л .; Дж. С. Джонсон; В. К. Макинтош; Р. Эссерб; М. Т. Гудмундссон; М. Дж. Хэмбри; Б. ван Вик де Вризе (апрель 2008 г.). «Шесть миллионов лет ледниковой истории, зафиксированной в вулканических литофациях вулканической группы острова Джеймс Росс, Антарктический полуостров». Палеогеография, палеоклиматология, палеоэкология. 260 (1–2): 122–148. Дои:10.1016 / j.palaeo.2007.08.011.
  5. ^ а б c Пиотровский, Ян А. (1997). «Подледниковая гидрология Северо-Западной Германии во время последнего оледенения: поток подземных вод, туннельные долины и гидрологические циклы» (PDF). Четвертичные научные обзоры. 16 (2): 169–185. Bibcode:1997QSRv ... 16..169P. Дои:10.1016 / S0277-3791 (96) 00046-7.
  6. ^ Смелли, Джон Л. (май 2008 г.). «Базальтовые подледниковые пласты: свидетельства двух типов с различными последствиями для предполагаемой толщины связанного льда». Обзоры наук о Земле. 88 (1–2): 60–88. Bibcode:2008ESRv ... 88 ... 60S. Дои:10.1016 / j.earscirev.2008.01.004.
  7. ^ А водяная кровать Здесь можно применить аналогию - вода движется под давлением вышележащего льда, точно так же, как это происходит, когда масса помещается на водяной слой.
  8. ^ Wingham, 2006 г.
  9. ^ Шоу, Джон (1983). «Драмлинская формация, связанная с метками перевернутой эрозии талой воды». Журнал гляциологии. 29 (103): 461–479. Bibcode:1983JGlac..29..461S. Дои:10.1017 / S0022143000030367.
  10. ^ Бини, Клэр Л .; Джон Л. Шоу (2000). "Подледниковая геоморфология юго-востока Альберты: свидетельства подледниковой эрозии талой воды" (PDF). Канадский журнал наук о Земле. 37 (1): 51–61. Дои:10.1139 / e99-112.
  11. ^ Alley, R. B .; Т. К. Дюпон; Б. Р. Паризек; С. Анандакришнан; Д. Э. Лоусон; Г. Дж. Ларсон; Э. Б. Эвенсон (апрель 2006 г.). «Прорывные наводнения и возникновение нагонов ледяного потока в ответ на похолодание климата: гипотеза». Геоморфология. 75 (1–2): 76–89. Bibcode:2006 Geomo..75 ... 76A. Дои:10.1016 / j.geomorph.2004.01.011.
  12. ^ Эрлингссон, Ульф (июнь 2008 г.). «Jökulhlaup с захваченного Лаврентийским шельфом ледника в Мексиканский залив мог вызвать потепление Беллинга». Geografiska Annaler. А. 90 (2): 125–140. Дои:10.1111 / j.1468-0459.2008.00107.x.
  13. ^ Эрлингссон, Ульф (1994). «Гипотеза« Захваченного шельфового ледника »и ее применимость к вейхзелевскому оледенению». Geografiska Annaler. А. 76 (1–2): 1–12. Дои:10.2307/521315. JSTOR  521315.
  14. ^ Эшворт, Джеймс (15 апреля 2010 г.). «Извержение может продолжаться месяцами». Виноградная лоза Рейкьявика. Архивировано из оригинал 5 апреля 2012 г.. Получено 8 марта 2013.
  15. ^ Виноградная лоза Рейкьявика В архиве 5 апреля 2012 г. Wayback Machine
  16. ^ Clague, Джон Дж .; Стивен Г. Эванс (май 1997 г.). "Jökulhlaup 1994 года в Фэрроу Крик, Британская Колумбия, Канада". Геоморфология. 19 (1–2): 77–87. Bibcode:1997 Geomo..19 ... 77C. Дои:10.1016 / S0169-555X (96) 00052-9.
  17. ^ Доннелли, Джеффри П .; Нил В. Дрисколл; Элазар Учупи; Ллойд Д. Кейгвин; Уильям К. Шваб; Э. Роберт Тилер; Стивен А. Свифт (февраль 2005 г.). «Катастрофический сброс талой воды в долину Гудзона: потенциальный триггер для периода похолодания внутри Аллерода». Геология. 33 (2): 89–92. Bibcode:2005Гео .... 33 ... 89D. Дои:10.1130 / G21043.1.

внешняя ссылка

дальнейшее чтение