يقيس الباحثون تضاريس طبقة جليدية مكشوفة في Castleguard Glacier في جبال روكي في ألبرتا ، كندا. مصدر الصورة: تصوير كيث ويليامز ، بمساهمة كريستيان هيلانو
تُظهر الصور الميدانية البلد القاسي القاسي الذي تنزلق عليه بعض الأنهار الجليدية: القباب الصخرية والنتوءات في الجرانيت ، والخطوات الصخرية ، والمنخفضات في الحجر الجيري. تقزم طبقات الأنهار الجليدية الباحثين وأدواتهم. (كما تظهر الجبال العالية في الآفاق المختلفة).
خلال رحلاتهم إلى طبقات الأنهار الجليدية التي تم الكشف عنها مؤخرًا عن طريق انحسار الأنهار الجليدية في جبال الألب السويسرية (الأنهار الجليدية رون وشوارزبورغ وتسانفلورون) وجبال روكي الكندية (Castleguard Glacier) ، استخدم أربعة علماء جليديون تقنية الليزر والطائرات بدون طيار لقياس الطبقات الصخرية بدقة وتسجيلها بشكل مختلف تمامًا. ملامح.
حوّل الباحثون القياسات إلى نماذج رقمية عالية الدقة لتلك الأنهار الجليدية. ثم ذهبوا للعمل مع وحدات فرعية يمكن إدارتها ولكنها تمثيلية للنماذج لدراسة كيفية انزلاق الأنهار الجليدية على طول القاعدة الصخرية.
قال نيل إيفرسون ، أستاذ علوم الجيولوجيا والغلاف الجوي في جامعة ولاية أيوا ورئيس الدراسة: "إن أبسط طريقة للقول بذلك هي أننا درسنا العلاقة بين القوى الموجودة في قاعدة النهر الجليدي ومدى سرعة تحركه".
تغييرات صغيرة في القوة ، تغيرات كبيرة في السرعة
وقال إيفرسون إن "قانون الانزلاق" الناتج عن الأنهار الجليدية الذي وضعه الفريق يصف "العلاقة بين القوى التي يمارسها الجليد والماء على القاع وسرعة النهر الجليدي". ويمكن استخدام قانون الانزلاق هذا من قبل باحثين آخرين لتقدير أفضل لمدى سرعة تدفق الصفائح الجليدية إلى المحيطات ، وإسقاط جليدها ورفع مستويات سطح البحر.
بالإضافة إلى إيفرسون ، ضم فريق الدراسة كريستيان هيلانو ، باحث ما بعد الدكتوراه في ولاية آيوا من 2018 إلى 2020 وهو حاليًا باحث ما بعد الدكتوراه في الرياضيات في جامعة ستوكهولم في السويد ؛ لوكاس زويت ، باحث ما بعد الدكتوراه في ولاية آيوا من عام 2012 إلى عام 2015 ويعمل حاليًا أستاذًا مساعدًا لعلوم الأرض في جامعة ويسكونسن ماديسون ؛ وجاكوب وودارد ، طالب دكتوراه في الجيوفيزياء في ولاية ويسكونسن.
السرير المكشوف لنهر شوارزبورغ الجليدي في جبال الألب السويسرية. الائتمان: تصوير نيل ايفرسون
دعمت منحة من National Science Foundation عمل الفريق.
Helanow هو أول مؤلف لورقة بحثية نُشرت للتو على الإنترنت بواسطة علم السلف الذي يصف قانون الانزلاق الجديد للأنهار الجليدية التي تتحرك على الأساس الصخري.
حسابات Helanow - استنادًا إلى نموذج حاسوبي لفيزياء كيفية انزلاق الجليد وفصله محليًا عن حجر الأساس الخشن - ويشير قانون الانزلاق الناتج إلى أن التغييرات الصغيرة في القوة عند طبقة الجليد يمكن أن تؤدي إلى تغييرات كبيرة في سرعة النهر الجليدي.
قياس إلى بوصة
استخدم الباحثون طريقتين لجمع قياسات عالية الدقة لتضاريس طبقات الصخور الجليدية المكشوفة مؤخرًا. استخدموا تقنية رسم الخرائط الأرضية ليدار لأخذ قياسات ثلاثية الأبعاد مفصلة. وأرسلوا طائرات بدون طيار لتصوير الأسرة من زوايا مختلفة ، مما سمح بالتخطيط التفصيلي للطوبوغرافيا بدقة تبلغ حوالي 3 بوصات.
قال إيفرسون: "لقد استخدمنا طبقات جليدية فعلية لهذا النموذج ، بأشكالها غير المنتظمة ثلاثية الأبعاد بالكامل". "اتضح أن هذا مهم."
استخدمت الجهود السابقة نماذج مثالية ثنائية الأبعاد لطبقات الأنهار الجليدية. لقد تعلم الباحثون أن مثل هذه النماذج ليست كافية لاشتقاق قانون الانزلاق للسرير الصلب.
قال هيلانو: "إن الشيء الرئيسي الذي فعلناه ، هو استخدام طبقات جليدية ملحوظة ، وليس مثالية ، لمعرفة كيفية تأثيرها على انزلاق الأنهار الجليدية."
قانون زلة عالمي؟
يتبع العمل قانون زلة آخر حدده Zoet و Iverson وتم نشره في أبريل 2020 بواسطة المجلة علوم.
هناك بعض الاختلافات الرئيسية بين الاثنين: يفسر قانون الانزلاق الأول حركة الجليد المتحرك فوق أرض ناعمة قابلة للتشوه ، بينما يتناول الثاني الأنهار الجليدية التي تتحرك فوق طبقات صلبة. (كلا النوعين شائعين تحت الأنهار الجليدية والصفائح الجليدية.) والأول مدعوم ببيانات تجريبية من جهاز مختبري يحاكي الانزلاق في قاع نهر جليدي ، بدلاً من الاعتماد على القياسات الميدانية لطبقات الأنهار الجليدية السابقة ونمذجة الكمبيوتر .
ومع ذلك ، انتهى القانونان المنزلقان إلى أن يكون لهما أشكال رياضية متشابهة.
قال إيفرسون: "إنهما متشابهان للغاية - سواء كان ذلك قانونًا زلقًا للأسرة الناعمة أو الأسرة الصلبة". "ولكن من المهم أن ندرك أن العمليات مختلفة ، فالثوابت في المعادلات لها قيم مختلفة تمامًا للأسرة الصلبة والناعمة."
وقد دفع ذلك الباحثين إلى التفكير مسبقًا في المزيد من التحليل العددي: "هذه النتائج ،" كما كتبوا ، "قد تشير إلى قانون زلة عالمي من شأنه تبسيط وتحسين تقديرات تصريف الأنهار الجليدية في المحيطات".
المرجع: "قانون الانزلاق للأنهار الجليدية الصلبة المستمدة من طبوغرافيا الطبقة المرصودة" بقلم كريستيان هيلانو ونيل آر إيفرسون وجاكوب ب.ودارد ولوكاس ك.زويت ، 14 مايو 2021 ، علم السلف.
DOI: 10.1126 / sciadv.abe7798
