Массовый баланс (гляциология)

Баланс массы ледника Сильвретта с 1960 по 2017 год. Совокупный годовой баланс с 2003 года больше не отображается; значение на 2017 год - 21,9 метра водного эквивалента.

В гляциологии баланс массы - это разница между притоком массы ( накоплением ) и потерей массы ( абляцией ) ледяного тела. Общий прирост или потеря массы ледника , ледяной шапки или ледяного покрова за гидрологический цикл - обычно один год - называется общим балансом массы . Удельный массовый баланс является изменение массы в течение периода времени по отношению к точке на леднике. Обычно общий баланс массы определяется путем интегрирования измеренных данных удельного баланса массы, распределенных по площади ледника. Разделив общий баланс массы на площадь ледника, получается средний удельный баланс массы , который позволяет сравнивать поведение различных ледников. Это преимущественно опубликованный размер; он обычно указывается в миллиметрах или метрах водяного эквивалента в год и может пониматься как «среднее изменение толщины льда». Его часто для краткости называют годовым балансом массы . Если баланс массы будет положительным в течение нескольких лет, ледник будет продвигаться, если отрицательный, он отступит. Если ледник находится в равновесии с климатом , баланс его массы сбалансирован.

Большая часть накопления происходит за счет снегопадов под влиянием ветра и схода лавин . Наибольшие потери массы в большинстве ледников вызваны плавлением от снега , фирна или льда на поверхности. Но другие процессы также могут быть важны: в случае шельфовых ледников и приливных ледников основную роль играет отел , крутые висячие ледники теряют большую массу из-за схода лавин, а в засушливых регионах сублимация метель - фактор, которым нельзя пренебрегать.

Существуют различные методы определения баланса массы ледника. Самый старый и до сих пор фундаментальный метод сегодня - это так называемый гляциологический метод . Он измеряет изменение уровня поверхности в различных точках, распределенных по леднику. Исходя из этого, удельный баланс массы в этой точке определяется путем оценки приповерхностной плотности фирна или льда . Знание общей массы ледника не требуется для определения баланса массы, и часто это точно не известно.

Историческое развитие

Старейшие известные попытки определить баланс масс были предприняты еще в 1874 году на леднике Роны . Исследования в то время проводились так называемым «ледниковым колледжем», который был инициирован в 1869 году Швейцарским альпийским клубом (SAC) и Швейцарским обществом естественных исследований (SNG, сегодня SCNAT). Целью исследования в то время было понимание исторического развития ледника и взаимосвязи между изменениями поверхности ледника и его продвижением. Данные, собранные в то время, не соответствуют сегодняшним стандартам, в основном потому, что плотность фирна в питательной зоне ледника не была определена. За период с 1884 года до конца серии измерений в 1909 году некоторые допущения и экстраполяции позволили сравнить данные с сегодняшними данными. Среднее значение среднего удельного баланса массы за этот период составляло -130 миллиметров водного эквивалента .

Storglaciären является ледником с самыми длинными сериями измерений на балансе массы

Непрерывные измерения удельного баланса массы в двух точках Клариденфирна проводятся с 1914 года. Шведский гляциолог Ганс Альманн (1889–1974) внес новаторский вклад в измерения баланса массы в сегодняшнем смысле, включая весь ледник, в 1920-х и 1930-х годах. Первоначально он проводил эти измерения каждый год для другого ледника, позже было признано значение многолетних, напрямую сопоставимых данных по леднику. Для Storglaciar на севере Швеции данные о балансе массы записывались непрерывно с 1945 года, это самая длинная серия в мире. Позже последовали ледник Таку на юго-востоке Аляски , Сторбреен в Норвегии и растущее число ледников в Альпах .

Вскоре было признано, что необходимо в значительной степени стандартизировать процедуру определения баланса масс, чтобы иметь возможность сравнивать и агрегировать данные различных исследователей. Раннее предположение об этом было высказано Марком Мейером в 1962 году . После некоторого обсуждения был достигнут консенсус под руководством Международной ассоциации научной гидрологии (IASH, ныне IAHS), основные положения которой были опубликованы в Journal of Glaciology в 1969 году . Это издание стало стандартом де-факто с несколькими дополнениями, опубликованными чуть позже. Между тем, возникли различные несоответствия в толковании некоторых терминов этого стандарта, а также возникла потребность в более полном покрытии определения баланса массы ледяных щитов, поэтому Международная ассоциация криосферных наук (IACS) опубликовала в 2011 году документ с целью продолжения стандартизации.

Основы

Вклад поверхности ледника в баланс массы

Практически в большинстве ледников процессы, определяющие баланс массы, происходят в наиболее доступной для измерений области поверхности ледника. Основные из них - снегопад , лавины , таяние, повторное замерзание воды, сублимация и повторная сублимация, а также ветровое смещение . Другой важный фактор - потеря массы из-за отела в ледниках, оканчивающихся водой. В то время как большая часть потери массы долинных ледников происходит из-за стока в канал, в Гренландии, например, выпадение выходных ледников в море является причиной почти 50% потери льда.

В частности, в случае полярных ледников нельзя полностью игнорировать процессы внутри ледника. Например, в то время как талая в области обеднения из долины ледников могут стекать практически беспрепятственно, то предполагается , что 60% от талой воды в питательной области полярных ледяных полей будут замерзать снова. Вулканизм или геотермальные источники могут привести к заметной абляции на дне ледника , что имеет место, например, в ледниковом щите северной Гренландии .

Бюджетный год, летний и зимний баланс

Идеализированный сезонный цикл баланса поверхности в одной точке ледника

Период между двумя годовыми минимумами ледниковой массы является одним из определений для балансового или бюджетного года ледника. Таким образом, для ледников средних широт бюджетный год начинается осенью, в конце периода абляции. Поверхность ледника в начале бюджетного года может быть впоследствии реконструирована в некоторых местах на грязном промежуточном слое. Второй особый момент времени - это конец периода накопления для большинства ледников весной, когда толщина льда максимальна. Данные, определенные между этими моментами времени, называются зимним и летним балансом. При таком определении, основанном на последовательности сдвигов (стратиграфическая система) , бюджетные годы не всегда имеют одинаковую продолжительность из-за непоследовательных погодных условий, что ухудшает сопоставимость данных. Кроме того, минимум и максимум не происходят одновременно во всех местах, особенно на больших ледниках.

Поэтому другое определение устанавливает фиксированную календарную дату для начала бюджетного года и различие между зимним и летним балансом (система с фиксированной датой) . Для ледников в средних широтах северного полушария бюджетный год обычно начинается 1 октября , исходя из гидрологического года , а 1 марта - это предел между зимой и летом. Если невозможно - например, из-за погоды - фактически провести измерения в соответствующий день, делается попытка экстраполировать данные фактического назначения, например, используя данные с метеостанций, расположенных поблизости . Если примерно соблюдается цикл системы с фиксированной датой, но без такой экстраполяции и поэтому принимаются неравномерно длинные бюджетные годы, это называется системой с плавающей датой . Если несколько из этих подходов комбинируются, чтобы получить данные, подходящие для нескольких определений, то можно назвать комбинированную систему . Если рассматривать данные за более длительные периоды времени, данные всех систем существенно не различаются.

Однако следует отметить, что на основе измерения изменения поверхности, происходящего два раза в год, что, по крайней мере, необходимо для различения летнего и зимнего баланса, ни в одном из определений фактически невозможно измерить полное накопление и абляцию - например, поскольку снегопад в летние месяцы возможны. Такое различие между летним и зимним балансом - единственный практический способ оценки влияния различных климатических факторов. Есть ледники, для которых нет такого сезонного цикла, и такое различие между зимним и летним балансом невозможно. Например, ледники в муссонном климате имеют активную фазу, во время которой происходит как накопление, так и абляция.

терминология

Удельный баланс массы - это локальное изменение массы ледника по отношению к площади, которое может быть выражено в килограммах на квадратный метр (символ ). ${\ displaystyle {b}}$

{\ displaystyle b \; {\ begin {pmatrix} {\ frac {kg} {m ^ {2}}} \ end {pmatrix}}}

Подобно осадкам , которые задаются как глубина воды по отношению к области, информация часто предоставляется в виде изменения толщины льда. Поскольку плотность ледникового льда неоднородна, плотность воды ( ) обычно используется в качестве прокси, а удельный баланс массы выражается в метрах водяного эквивалента. ${\ displaystyle \ rho _ {w}}$

{\ displaystyle b_ {we} = {\ frac {b} {\ rho _ {w}}} \; {\ begin {pmatrix} m \ end {pmatrix}}}

Чтобы явно выразить привязку ко времени, данные также представлены в форме удельного массового баланса ( ). Конкретный массовый баланс получается путем интегрирования массового баланса во времени. ${\ displaystyle {\ dot {b}}}$

{\ displaystyle b = \ int _ {t} {\ dot {b}} \ dt}

Большинство данных в массовых балансах неявно относятся к периоду в один год. В частности, если зимний ( ) и летний ( ) баланс определяются отдельно, годовой баланс также называется чистым балансом. ${\ displaystyle {b_ {w}}}$ ${\ displaystyle {b_ {s}}}$

{\ displaystyle b_ {n} = b_ {w} + b_ {s}}

При использовании гляциологического метода расчеты обычно производятся в обратном направлении в точках с отрицательным сальдо нетто, то есть сальдо нетто измеряется как изменение по сравнению с предыдущим годом, а летний баланс определяется по разнице с зимним сальдо.

Общий баланс массы ( ) получается в результате интегрирования конкретных балансов массы по площади ледника ( ). Разделив общий баланс массы на площадь ледника, получают средний удельный баланс ( ). ${\ displaystyle B_ {n}}$ ${\ displaystyle A}$ ${\ displaystyle {\ bar {b}} _ {n}}$

{\ displaystyle B_ {n} = \ int _ {A} b_ {n} \ dA}

{\ displaystyle {\ bar {b}} _ {n} = {\ frac {B_ {n}} {A}}}

Зависимость от высоты и линия равновесия

Схематическое изображение зависимости удельного баланса массы от высоты

Удельный баланс массы существенно различается в разных точках ледника. Для большинства ледников существует четкое разделение между зоной более высокого накопления, в которой годовой удельный чистый баланс везде положительный, и более глубокой зоной абляции, в которой он отрицательный. Разделительная линия, на которой баланс масс точно сбалансирован (что верно), является линией равновесия ( Линия равновесия, называемая ELA). Для большинства ледников линия равновесия близка к фирновой линии в конце лета. Исключением являются полярные ледники, где лед создается в нижней части питательной зоны за счет повторного замораживания талой воды, так называемого наложенного льда . ${\ displaystyle b_ {n} = 0}$

Другой параметр ледника, полученный из баланса массы, - это соотношение между площадью питательных веществ и общей площадью ( коэффициент площади накопления , AAR). Это соотношение невелико в теплые или малоснежные годы. В случае долинных ледников предполагается, что они находятся в равновесии с климатом в соотношении от 55% до 65%. В случае с Пастерце соотношение за четыре бюджетных года в период с 2005 по 2010 год составляло от 45% до 49%, в 2008 году был выброс только с 16%.

Так называемый градиент баланса массы выражает скорость изменения удельного баланса массы по отношению к высоте. Высокий градиент баланса массы указывает на чувствительность ледника к климату. Градиент баланса массы в области линии равновесия также называется индексом активности .

Но есть также ледники, в которых нельзя четко разделить питательную зону и зону кормления: в случае ледников в Антарктике зона питательных веществ может простираться на весь ледник; они теряют свою массу почти исключительно в результате отела. Лавины, прибрежный туман или затенение также могут привести к образованию более глубоких «островов» с положительным балансом массы.

Методы

Есть несколько методов определения баланса массы ледника. Самым старым и все еще важным является так называемый прямой гляциологический метод , при котором изменения на поверхности ледника измеряются на месте. Все остальные методы называются «косвенными». Однако это обычно подчеркивается только в том случае, если баланс массы ледника также оценивается на основе непосредственно определенных прошлых данных с использованием данных, которые легче собрать, или меньшего количества данных в последующие годы. Существуют также другие методы, в частности геодезический метод , при котором ледник не нужно вводить для измерения. Однако ни один из методов не подходит для всех ледников и не дает достаточно точных результатов для каждого ледника. Поэтому, чтобы лучше оценить точность результата, рекомендуется комбинировать несколько методов.

Измерение абляции на леднике Сперри в национальном парке Глейшер

Прямой гляциологический метод

С помощью прямого гляциологического метода изменения поверхности определяются в наиболее репрезентативных точках измерения, и на основании этого определяется удельный баланс массы. На основе данных, полученных с помощью этой измерительной сети, удельные балансы массы для всей площади ледника оцениваются путем интерполяции, и на основании этого рассчитывается средний удельный баланс массы. Точки измерения необходимы как в зоне кормления, так и в зоне кормления.

Для измерения абляции стержни, также известные как уровень абляции, должны быть просверлены во льду достаточно глубоко, чтобы они не выпали в конце периода абляции - глубины бурения в десять метров около конца ледника может быть недостаточно для этого. В следующий раз, когда вы посетите ледник, измеряется изменение высоты. Предполагая, что плотность льда составляет 900 килограммов на кубический метр, на основании этого рассчитывается изменение массы. Если ожидается, что абляция будет распространяться и на область над границей фирна, там должны быть также установлены столбы и, более того, профиль плотности около полюса должен быть определен заранее, чтобы быть в безопасности.

Копаем шахту для измерения плотности фирна на леднике Таку.

Столбы также установлены для измерения накопления. При большом количестве снега невозможно предотвратить их исчезновение в снегу - существуют различные стратегии для повторного обнаружения таких столбов, например, прикрепление передатчика или сильного магнита. По окончании периода накопления необходимо определить высоту выпавшего снега. В случае ледников в средних широтах обычно нетрудно определить слой до начала периода накопления - он «грязный» из-за пыли, собранной во время периода абляции, и тверже, чем окружающие слои из-за замерзшей талой воды. Кроме того, может помочь маркировка на шесте, в очень сложных случаях вокруг столба также могут быть рассыпаны темные опилки. Для определения плотности скопившегося снега обычно выкапывается вал возле столба и анализируется профиль снега на стенке вала. Керн также можно удалить для определения плотности, но существует риск уплотнения снега при его удалении, что может привести к завышению оценки плотности.

Точное положение стержней определяется при измерении изменения поверхности. То, что штанги двигались вместе со льдом, обычно не учитывается. Точность баланса массы, определенного таким образом, может быть трудно оценить, особенно в случае ледников с обширными труднодоступными участками, такими как зоны трещин . Гляциологический метод требует сравнительно больших затрат времени и персонала.

Косвенные методы на основе гляциологического метода

Годовой баланс массы и AAR для Vernagtferner за период с 1965 по 2010 год. Выделены точки за последние три года. Коэффициент детерминации (r²) от линии регрессии в этом случае, что является хорошим 0,94 приближения .

Прошедшие измерения показали, что профиль высот удельного баланса массы многих ледников очень похож на несколько лет и по существу изменяется только в зависимости от погоды в соответствующий год. Это позволяет ограничиться несколькими точками измерения (индексными ставками), которые являются как можно более репрезентативными в последующие годы и при этом позволяют оценить баланс массы всего ледника с достаточной точностью. Во многих ледниках также существует корреляция между средним удельным балансом массы и высотой линии равновесия (ELA) или отношением площади питательной зоны к общей площади (AAR). Таким образом, удельный массовый баланс может быть приблизительно рассчитан на основе формулы ELA или AAR, определенной на основе прошлых данных, полученных с помощью прямого гляциологического метода. Что привлекательно в этом, так это то, что ELA и AAR могут быть определены на основе аэрофотоснимков, сделанных в конце периода абляции, так что никаких измерений на месте не требуется. Однако процедура не работает, если предел снега не совпадает с линией равновесия из-за повторного замерзания талой воды . Вы не должны пропустить последний возможный момент времени для полезной экспозиции, потому что ранний снегопад может сделать невозможным определение линии равновесия.

Геодезический метод

В геодезическом методе изменение объема определяется путем сравнения модели высоты ледника в два конкретных момента времени, часто за период в несколько лет. Изменение массы рассчитывается по изменению объема в предположении плотности. Следует отметить, что изменение толщины льда в точке может быть вызвано потерей или увеличением массы, а также исключительно потоком льда. Изменение объема ледяного столба в точке на леднике складывается из вклада, который может быть отнесен к балансу массы, и другого вклада, вызванного движением льда:

{\ displaystyle \ Delta V = \ Delta V_ {bil} + \ Delta V_ {dyn}}

Вклад динамики ледника может превышать вклад изменения массы. Это означает, что, например, в точках, в которых измеряется увеличение объема, абляция, тем не менее, может быть больше, чем накопление, то есть присутствует отрицательный удельный баланс массы.

Эмерджентность и погружение вносят существенный вклад в эти вертикальные движения на поверхности ледника . Обычно они направлены вниз в области питательных веществ (погружение) и вверх в области потребления (всходы). Эти движения необходимы для того, чтобы ледник, находящийся в равновесии с климатом, сохранял свою форму за счет компенсации увеличения и уменьшения объема, вызванного накоплением и абляцией. Для ледника в целом вертикальные движения компенсируют друг друга до тех пор, пока его общая плотность не меняется.

Пока эти вертикальные движения не известны достаточно точно, геодезический метод не может использоваться для определения баланса массы для частей ледника, а также невозможно количественно оценить накопление и абляцию отдельно. Основой для определения изменения объема являются точные топографические карты, а в последние несколько десятилетий также используются цифровые модели рельефа , полученные из аэрофотоснимков или спутниковых изображений, лазерного сканирования и радиолокационной интерферометрии . Сложности с этим методом могут быть вызваны отсутствием контраста, особенно в заснеженных местах скопления. Оценка плотности льда и особенно снега может быть очень неточной, и может также потребоваться вычислить поправки для более глубоких слоев ледника, которые оседают. Геодезический метод особенно подходит в качестве дополнения к гляциологическому методу, в частности, для выявления систематических ошибок.

Гидрологический метод

С гидрологической точки зрения общий баланс массы ледника может быть определен путем вычитания потерь за счет стока и испарения из суммы осадков на водосборной площади ледника . Кроме того, изменения в воде, не хранящейся в форме ледникового льда, также играют роль, будь то грунтовые воды или вода внутри ледника, количество которой резко увеличивается, особенно в начале периода абляции. Фактическая плотность измерения, необходимая для измерения осадков в горных районах, вряд ли может быть достигнута на практике. Достаточно точное измерение количества стока воды также чрезвычайно сложно. Следовательно, определение баланса массы с использованием гидрологического метода не является особенно точным - частота ошибок часто составляет порядка 100%, поэтому его обычно используют только в сочетании с другими методами. Однако, в отличие от гляциологического метода, также регистрируются изменения массы внутри и на дне ледника.

Модельные методы

В этом подходе используются численные модели , аналогичные методам прогнозирования погоды , которые моделируют поведение ледника, имеющее значение для баланса массы, во взаимодействии с погодой и климатом. Подходы к моделированию в первую очередь сосредоточены на абляции. Используются относительно простые подходы по градусам в день , а также более подробные модели энергетического баланса, которые также учитывают, например, солнечную радиацию, альбедо или ветер. Выбор процедуры не в последнюю очередь зависит от того, какие данные доступны. Временное и пространственное распределение осадков обычно можно только приблизительно нанести на карту. Такие модели сначала необходимо откалибровать с использованием данных близлежащих метеостанций и других прошлых данных баланса массы . Несвязанные движения ледников, такие как лавины или нагоны, представляют собой проблему.

Другие методы

Течение ледника также включается различными способами. Например, поток льда определяется поперечным сечением ледника (магнитным затвором) . Это может быть особенно интереса в случае отела ледников или выводные ледников . Эти данные часто сочетаются с данными, полученными из других источников. Подход комбинирования различных скоростей потока на поверхности ледника с данными, полученными с помощью геодезического метода (дивергенция потока), идет еще дальше , чтобы получить возможность вывести пространственное распределение баланса массы, что невозможно с помощью одного только геодезического метода. Пока точность данных недостаточна, поскольку модели динамики ледников в настоящее время не могут адекватно отображать вертикальные движения льда.

Также гравиметрические методы использовались на больших ледниковых площадях уже для определения массовых балансов. В настоящее время только Gravity Recovery And Climate Experiment (GRACE) может предоставить пригодные для этого данные . Спорный вопрос, можно ли использовать эту процедуру для определения баланса массы в меньшем масштабе.

Цели и результаты

Цель определения баланса массы ледников всегда заключалась в том, чтобы иметь возможность лучше понять и предсказать поведение ледников, особенно в отношении бедствий, вызванных ледниками, таких как извержения ледниковых озер . Более того, развитие баланса массы ледника обычно является реакцией на изменение климата, которое происходит практически без временной задержки. Следовательно, важной мотивацией для детального определения баланса массы является лучшее понимание взаимосвязи между климатом и возникающими в результате изменениями в леднике, динамикой ледника . С одной стороны, это позволяет сделать обоснованные выводы о климате в то время на основании исторического поведения ледников, но с другой стороны, это также позволяет более точно отображать поведение ледников в климатических моделях . Гидрологический аспект также важен , с одной стороны, на региональном уровне в отношении будущего питьевого водоснабжения , а с другой стороны, в глобальном масштабе для прогноза ожидаемого повышения уровня моря . Вопрос о том, внесут ли ледяные щиты Гренландии и Антарктиды или другие ледники и ледяные шапки Земли больший вклад в повышение уровня моря в первой половине 21 века, является предметом споров.

Ледники и ледяные шапки

Прямые измерения баланса массы до настоящего времени проводились примерно на 300 ледниках по всему миру и примерно охватывают период со второй половины 20 века. Из них данные примерно по 250 ледникам были собраны Всемирной службой мониторинга ледников (WGMS) в качестве вклада в Глобальную наземную сеть для ледников (GTN-G) и предоставлены в стандартизованном формате. Однако за период с 1980 по 2010 год данные были собраны только по 37 ледникам без пропусков. Эти ледники, известные как «эталонные ледники», не представляют собой репрезентативную выборку ледников во всем мире. Общее количество всех ледников с данными баланса массы, безусловно, дает явно искаженную картину. Большинство из них находится в Альпах или Скандинавии , некоторые - в Северной Америке и в высоких горах Средней Азии. Напротив, ледники в Северной Азии и Южной Америке полностью недопредставлены ; ледяные щиты Гренландии и Антарктиды в любом случае следует рассматривать отдельно. Такой выбор ледников несбалансирован и с других точек зрения: с одной стороны, небольшие ледники чрезмерно представлены, и доступность ледников также имеет логическое значение, а также то, насколько часто погодные условия проводят измерения на месте. Степень , в которой еще можно сделать выводы о ледниках во всем мире на основе этих данных , является спорной. Есть согласие, что серию измерений следует начать в ранее недостаточно представленных регионах. Другая стратегия - это попытка вывести баланс массы из кумулятивных изменений длины ледников. Это привлекательно, потому что гораздо легче определить изменения длины и гораздо больше исторических данных. Таким образом можно оценить по крайней мере порядок величины баланса масс.

Для 37 ледников с бесшовными, напрямую определенными данными баланса массы в период с 1980 по 2010 год среднегодовой среднегодовой удельный баланс массы в первое десятилетие 21 века составлял -0,75 метра водного эквивалента . Таким образом, с 1970-х годов потеря массы увеличилась вдвое. В 1980-х годах у трети этих ледников все еще был положительный баланс массы, в первое десятилетие 21-го века он был только пятой, что говорит о том, что отступление ледника полностью покрывает все больше и больше территорий. Для некоторых ледников было замечено увеличение градиента баланса массы. Это вызвано увеличением абляции в области питательных веществ и противоположным, несколько меньшим увеличением накопления в области питательных веществ - немного более высокие температуры, очевидно, приводят к большему количеству осадков на больших высотах. Это делает ледники более чувствительными к дальнейшим изменениям температуры.

Схематическое поперечное сечение и удельный баланс массы ( ) типичного долинного ледника (вверху) и ледникового покрова

{\ displaystyle b}

Гренландия и антарктический ледяной щит

Баланс масс двух ледяных щитов представляет большой интерес, поскольку их поведение имеет решающее значение для повышения уровня моря . Если бы они полностью растаяли, это означало бы увеличение примерно на 65-70 метров.

За исключением более глубоких прибрежных районов Гренландского ледяного щита, существенных потерь массы из-за таяния полярных ледниковых щитов не наблюдается. Таким образом, удельный баланс массы определяется континентальностью , поскольку осадки в основном концентрируются в районах, удаленных от моря на несколько сотен километров. Это означает, что удельный баланс массы уменьшается по мере удаления от берега. В Антарктике годовой баланс на побережье обычно составляет от 300 до 600 миллиметров водного эквивалента, на Южном полюсе - менее 100 миллиметров. Ледяные щиты теряют свою массу в основном из-за отела , в Антарктике это составляет 90%, а в Гренландии - 50% потери массы. В Антарктиде другим фактором является таяние подледников на дне шельфовых ледников .

В конце 1990-х годов баланс массы ледяных щитов был почти неизвестен. Даже в начале 21 века неопределенность измерений не позволяла сделать вывод о том, увеличивались или уменьшались ледяные массы в Гренландии и Антарктиде. В настоящее время используются три разные, в значительной степени независимые процедуры:

Метод баланса массы (Mass Budget Method) : здесь накопление и абляция определяется на поверхности, кроме того, поток льда определяется на краях ледяного покрова. Поверхностный баланс определяется с использованием имитационных моделей, которые откалиброваны или проверены с использованием непосредственно полученных данных измерений. Для определения стока по краям с помощью спутников измеряются скорость потока и толщина льда ледяных потоков и выходных ледников.
Геодезический метод ( метод альтиметрии) : изменения высоты поверхности определяются с помощью лазерного сканирования и радиолокационной интерферометрии с помощью таких спутников, как ERS I / II , Geosat или ICESat , на основе которых определяются изменения объема и массы.
Гравиметрический метод (Gravity Method) : с апреля 2002 года два спутника проекта GRACE измеряют гравитационное поле Земли и его изменения во времени. Чтобы сделать выводы об изменениях массы, необходимо исключить различные другие эффекты, такие как приливы.

Поправки из-за послеледникового возвышения суши необходимо учитывать в гравиметрическом методе и, в меньшей степени, в геодезическом методе. Также следует отметить, что лед для подъема уровня моря эффективен, как только плывет. Для этого необходимо определить линию, от которой лед шельфового ледника или язык ледника начинает плыть по морю, так называемая линия заземления . При использовании гравиметрического метода плавающий лед в любом случае не является частью текущей ледяной массы. При использовании других методов необходимо оценить направление линии заземления, а также принять во внимание, смещается ли она в сторону береговой линии из-за истончения льда.

Баланс массы 1992–2011 гг.
область	Баланс ( Гт / год)
Гренландский ледяной щит	-142 ± 49
Антарктический полуостров	0-20 ± 14
Восточно-антарктический ледяной щит	0-14 ± 43
Западно-антарктический ледяной щит	0-65 ± 26
Общий антарктический ледяной щит	0-71 ± 53
Всего ледяных щитов	−213 ± 72

У всех процедур есть свои недостатки. Комбинируя методы, делается попытка получить более точный результат. В исследовании 2012 года была предпринята попытка обобщить данные предыдущих измерений и оценить их в соответствии с последними выводами. Здесь подчеркивается, что длинные серии измерений важны, чтобы временные колебания не ухудшали информативную ценность результатов. Для периода с 1992 по 2011 год был определен средний баланс массы примерно -213 гигатонн в год. Безусловно, большая часть приходится на ледяной щит Гренландии с объемом около −142 гигатонн в год, Антарктический полуостров и Западная Антарктида также показали отрицательный баланс массы, тогда как баланс Восточной Антарктики показал положительную тенденцию. 360 гигатонн соответствуют повышению уровня моря на один миллиметр, поэтому, согласно этому исследованию, с 1992 года ледниковые щиты вызвали повышение уровня моря примерно на 11,2 миллиметра. Ледяной щит Гренландии истончается в основном по краям, что также связано с усилением процессов таяния на поверхности. Положительный баланс массы в Восточной Антарктиде может быть связан с увеличением количества осадков из-за повышения температуры, но также может быть естественным колебанием. В основном, изменение динамики ледников можно наблюдать с двумя ледяными щитами, скорости потока в краевых областях и выходных ледниках увеличились, в результате чего в океаны выходит больше льда.

Смотри тоже

Отступление ледников с 1850 г.

литература

Курт М. Каффи, WSB Paterson: Физика ледников. Четвертое издание Butterworth-Heinemnn, Burlington 2010, ISBN 0-12-369461-2
Георг Касер , Эндрю Фонтан, Петер Янссон: Руководство по мониторингу баланса массы горных ледников с особым вниманием к характеристикам низких широт. Международная комиссия по снегу и льду (ICSI), 2002 г. ( онлайн ; PDF; 3,1 МБ)
Роджер ЛеБ. Гук: Принципы механики ледников. Второе издание. Издательство Кембриджского университета, Кембридж 2005, ISBN 0-521-83609-3
Вилфрид Хэберли: Баланс массы ледников. В: Виджай П. Сингх, Пратап Сингх, Умеш К. Хариташья (ред.): Энциклопедия снега, льда и ледников. Springer , Dordrecht 2011, стр. 399-408, ISBN 978-90-481-2641-5
Эрик Ригно : Баланс массы ледяного покрова . В: Виджай П. Сингх, Пратап Сингх, Умеш К. Хариташья (ред.): Энциклопедия снега, льда и ледников. Springer, Dordrecht 2011, стр. 608-612, ISBN 978-90-481-2641-5
Дж. Г. Когли и др.: Глоссарий баланса массы ледников и связанных с ним терминов. Технические документы по гидрологии МГП-VII No. 86, Вклад МАКО № 2, ЮНЕСКО-МГП, Париж, 2011 г. ( онлайн ; PDF; 2,7 МБ)
Г. Острем, М. Бругман: Измерения баланса массы ледников: руководство для полевых и офисных работ. Национальный гидрологический научно-исследовательский институт (НПЗУ), Сааскатон, 1991 г.
Всемирная служба мониторинга ледников (WGMS): Колебания ледников 2005–2010 гг. (Том X). Цюрих 2012 ( онлайн ; PDF; 4,8 МБ)

Индивидуальные доказательства

↑ ^а^б^в^г Вильфрид Хэберли: Баланс массы ледников. См. Литературу
↑ Касер и др.: Руководство по мониторингу баланса массы горных ледников. Стр. 21f; смотреть литературу
↑ ^а^б Дж. Г. Когли и др.: Глоссарий баланса массы ледников и связанных терминов. С. 6, см. Литературу
↑ Питер Кассер: 100 лет Комиссии по ледникам, их создание и история. В: Швейцарская академия естественных наук: Ледники в постоянном изменении: Юбилейный симпозиум Швейцарской комиссии по ледникам. Вербье 1993, стр. 11 ( Google Книги )
^ Jiyang Чен, Мартин Функ: Массовый баланс ледника Роны в течение 1882 / 83-1986 / 87. В: Журнал гляциологии. Том 36, 1990, стр 199-209 (. Онлайн ( сувенир от 9 февраля 2016 года в Internet Archive ), PDF, 1,2 MB)
↑ ^a^b Роджер Дж. Брейтуэйт: После шести десятилетий мониторинга баланса массы ледников нам все еще нужны данные, но они должны быть более обширными. В кн . : Анналы гляциологии. Volume 50, 2009, pp. 191–197 ( онлайн ( памятная записка от 1 марта 2014 г. в Интернет-архиве ); PDF; 235 kB)
↑ ^а^б Дж. Г. Когли и др.: Глоссарий баланса массы ледников и связанных терминов. P. 2f, см. Литературу
↑ Марк. Ф. Мейер: Предлагаемые определения терминов массового бюджета ледников. В: Журнал гляциологии. Том 4, 1962 г., стр. 252–263 ( онлайн ( памятная записка от 18 февраля 2013 г. в Интернет-архиве ); PDF; 8,4 МБ)
↑ Аноним: Условия массового баланса. В: Журнал гляциологии. Том 8, 1969, стр. 3–7 ( онлайн ( памятная записка от 18 февраля 2013 г. в Интернет-архиве ); PDF; 3,7 МБ)
↑ Грэм Когли: Еще раз о терминах баланса масс. В: Журнал гляциологии. Том 46, 2010, стр. 997–1001 ( онлайн ; PDF; 81 kB)
↑ ^а^б Дж. Г. Когли и др.: Глоссарий баланса массы ледников и связанных терминов. См. Литературу
↑ ^б^с^д^е^е Cuffey, Патерсон: Физика Ледниках. Четвертое издание. С. 96-109, см. Литературу.
^ ^А^б Гук: Принципы механики ледников. С. 17-41, см. Литературу.
^ Каффи, Патерсон: Физика ледников. Издание четвертое, стр. 116–121, см. Литературу.
↑ JG Cogley et al.: Глоссарий баланса массы ледников и связанных терминов. С. 10, см. Литературу
^ Каффи, Патерсон: Физика ледников. Четвертое издание, стр. 91–96, см. Литературу.
↑ ^a^b Kaser et al.: Руководство по мониторингу баланса массы горных ледников. Стр. 9-14, см. Литературу
↑ JG Cogley et al.: Глоссарий баланса массы ледников и связанных терминов. P. 86f, см. Литературу
↑ Йостейн Бакке, Атле Несжа: Линия равновесия altitute. В: Виджай П. Сингх, Пратап Сингх, Умеш К. Хариташья (ред.): Энциклопедия снега, льда и ледников. Springer, Dordrecht 2011, ISBN 978-90-481-2641-5 , стр. 268-277
^ Всемирная служба мониторинга ледников (WGMS): Колебания ледников 2005–2010 гг. (Том X). С. 182, см. Литературу
↑ ^б^с^д^е^е^г Cuffey, Патерсон: Физика Ледниках. Четвертое издание, стр. 127–131, см. Литературу
↑ Касер и др.: Руководство по мониторингу баланса массы горных ледников. Стр. 34-39, см. Литературу
↑ Острем, Бругман: Измерения баланса массы ледников: руководство для полевых и офисных работ. P. 34 ff., См. Литературу
↑ Касер и др.: Руководство по мониторингу баланса массы горных ледников. P. 42 ff., См. Литературу
↑ Всемирная служба мониторинга ледников (WGMS): Бюллетень баланса массы ледников No. 11 (2008-2009). Цюрих 2011, стр. 14 ( онлайн ( памятная записка от 2 ноября 2012 г. в Интернет-архиве ); PDF; 9,6 МБ)
↑ ^б^с^д^е^е^г Кейзер и др:. Учебное пособие для мониторинга баланса массы горных ледников. Стр. 21-26, см. Литературу
^ А. Фишер: Сравнение прямых и геодезических балансов массы в многолетней временной шкале. В кн . : Криосфера . , Том 5, 2011, стр. 107–124 ( онлайн ; PDF; 3,3 МБ)
^ Гук: Принципы механики ледников. P. 91f, см. Литературу
↑ Катрин Маровски: Подтверждение модели нагонов ледника на примере Вернагтфернера, Северного и Южного Шнефернера. Дипломная работа, Мюнхен, 2010 г. ( онлайн ; PDF; 14,8 МБ)
↑ Стефан Райзенхофер: Моделирование баланса массы и энергии ледника на примере Пастерце. Дипломная работа Венского университета, Вена, 2009 г. ( онлайн ; PDF; 3,1 МБ)
↑ Касер и др.: Руководство по мониторингу баланса массы горных ледников. Стр. 15-20, см. Литературу
↑ Острем, Бругман: Измерения баланса массы ледников: руководство для полевых и офисных работ. P. 1 ff., См. Литературу
↑ Марк. Ф. Мейер и др.: Ледники определяют эвстатическое повышение уровня моря в 21 веке. В кн . : Наука. Volume 317, 2007, pp. 1064-1067 ( онлайн ; PDF; 171 kB)
↑ ^a^b Эрик Ригно и др.: Ускорение вклада ледяных щитов Гренландии и Антарктики в повышение уровня моря. В: Письма о геофизических исследованиях. Том 38, 2011, стр L05503 -. L05508 ( онлайн ( Memento от 20 октября 2013 года в Internet Archive ))
↑ Всемирная служба мониторинга ледников (WGMS): Бюллетень баланса массы ледников No. 11 (2008-2009). Цюрих 2011, стр. 85 ( онлайн ( памятная записка от 2 ноября 2012 г. в Интернет-архиве ); PDF; 9,6 МБ)
↑ М. Земп, М. Хельцле, В. Хэберли: Шесть десятилетий наблюдений за балансом массы ледников: обзор всемирной сети мониторинга. В кн . : Анналы гляциологии. Volume 50, 2009, pp. 101–111 ( онлайн ( памятная записка от 2 мая 2013 г. в Интернет-архиве ); PDF; 330 kB)
↑ M. Hoelzle et al.: Вековые балансы массы ледников, полученные из кумулятивных изменений длины ледников. В: Глобальные и планетарные изменения. Volume 36, 2003, pp. 295–306 ( онлайн ( памятная записка от 4 марта 2016 г. в Интернет-архиве ); PDF; 577 kB)
^ Всемирная служба мониторинга ледников (WGMS): Колебания ледников 2005–2010 гг. (Том X). Страница 71, см. Литературу
↑ Марк Б. Дюргеров, Марк Ф. Мейер: Ледники и меняющаяся система Земли: снимок 2004 года. Институт арктических и альпийских исследований, Университет Колорадо, Bolder 2005, ISSN 0069-6145 , стр. 7, 22 и далее ( онлайн ; PDF; 2,5 МБ)
↑ ^a^b^c Эрик Ригно : Баланс массы ледяного покрова . См. Литературу
^ Каффи, Патерсон: Физика ледников. Издание четвертое, стр. 575-578, см. Литературу
↑ ^а^б^в^г Эндрю Шеперд и др.: Согласованная оценка баланса массы ледяного покрова. В кн . : Наука. Том 338, 2012, стр. 1183–1189 ( онлайн ; PDF; 786 kB)

веб ссылки

Commons : Массовый баланс ледника - коллекция изображений, видео и аудио файлов.

Эта статья была добавлена в список отличных статей 19 мая 2013 года в этой версии .

[Haeberli2011-1] а^б^в^г Вильфрид Хэберли: Баланс массы ледников. См. Литературу

[2] Касер и др.: Руководство по мониторингу баланса массы горных ледников. Стр. 21f; смотреть литературу

[Cogley2011_6-3] а^б Дж. Г. Когли и др.: Глоссарий баланса массы ледников и связанных терминов. С. 6, см. Литературу

[4] Питер Кассер: 100 лет Комиссии по ледникам, их создание и история. В: Швейцарская академия естественных наук: Ледники в постоянном изменении: Юбилейный симпозиум Швейцарской комиссии по ледникам. Вербье 1993, стр. 11 ( Google Книги )

[ChenFunk-5] Jiyang Чен, Мартин Функ: Массовый баланс ледника Роны в течение 1882 / 83-1986 / 87. В: Журнал гляциологии. Том 36, 1990, стр 199-209 (. Онлайн ( сувенир от 9 февраля 2016 года в Internet Archive ), PDF, 1,2 MB)

[Braithwaite2009-6] Роджер Дж. Брейтуэйт: После шести десятилетий мониторинга баланса массы ледников нам все еще нужны данные, но они должны быть более обширными. В кн . : Анналы гляциологии. Volume 50, 2009, pp. 191–197 ( онлайн ( памятная записка от 1 марта 2014 г. в Интернет-архиве ); PDF; 235 kB)

[Cogley2011_2-7] а^б Дж. Г. Когли и др.: Глоссарий баланса массы ледников и связанных терминов. P. 2f, см. Литературу

[Meier1962-8] Марк. Ф. Мейер: Предлагаемые определения терминов массового бюджета ледников. В: Журнал гляциологии. Том 4, 1962 г., стр. 252–263 ( онлайн ( памятная записка от 18 февраля 2013 г. в Интернет-архиве ); PDF; 8,4 МБ)

[9] Аноним: Условия массового баланса. В: Журнал гляциологии. Том 8, 1969, стр. 3–7 ( онлайн ( памятная записка от 18 февраля 2013 г. в Интернет-архиве ); PDF; 3,7 МБ)

[Cogley2010-10] Грэм Когли: Еще раз о терминах баланса масс. В: Журнал гляциологии. Том 46, 2010, стр. 997–1001 ( онлайн ; PDF; 81 kB)

[Cogley2011-11] а^б Дж. Г. Когли и др.: Глоссарий баланса массы ледников и связанных терминов. См. Литературу

[CuffeyPaterson2010-4.2-12] б^с^д^е^е Cuffey, Патерсон: Физика Ледниках. Четвертое издание. С. 96-109, см. Литературу.

[Hooke3-13] А^б Гук: Принципы механики ледников. С. 17-41, см. Литературу.

[CuffeyPaterson2010-4.5-14] Каффи, Патерсон: Физика ледников. Издание четвертое, стр. 116–121, см. Литературу.

[Cogley2011_10-15] JG Cogley et al.: Глоссарий баланса массы ледников и связанных терминов. С. 10, см. Литературу

[CuffeyPaterson2010-4.1-16] Каффи, Патерсон: Физика ледников. Четвертое издание, стр. 91–96, см. Литературу.

[Kaser1-17] Kaser et al.: Руководство по мониторингу баланса массы горных ледников. Стр. 9-14, см. Литературу

[Cogley2011_86-18] JG Cogley et al.: Глоссарий баланса массы ледников и связанных терминов. P. 86f, см. Литературу

[BakkeNestje2011-19] Йостейн Бакке, Атле Несжа: Линия равновесия altitute. В: Виджай П. Сингх, Пратап Сингх, Умеш К. Хариташья (ред.): Энциклопедия снега, льда и ледников. Springer, Dordrecht 2011, ISBN 978-90-481-2641-5 , стр. 268-277

[FoG10_182-20] Всемирная служба мониторинга ледников (WGMS): Колебания ледников 2005–2010 гг. (Том X). С. 182, см. Литературу

[CuffeyPaterson2010-4.7-21] б^с^д^е^е^г Cuffey, Патерсон: Физика Ледниках. Четвертое издание, стр. 127–131, см. Литературу

[Kaser6-22] Касер и др.: Руководство по мониторингу баланса массы горных ледников. Стр. 34-39, см. Литературу

[23] Острем, Бругман: Измерения баланса массы ледников: руководство для полевых и офисных работ. P. 34 ff., См. Литературу

[Kaser7-24] Касер и др.: Руководство по мониторингу баланса массы горных ледников. P. 42 ff., См. Литературу

[GMBB11_14-25] Всемирная служба мониторинга ледников (WGMS): Бюллетень баланса массы ледников No. 11 (2008-2009). Цюрих 2011, стр. 14 ( онлайн ( памятная записка от 2 ноября 2012 г. в Интернет-архиве ); PDF; 9,6 МБ)

[Kaser3-26] б^с^д^е^е^г Кейзер и др:. Учебное пособие для мониторинга баланса массы горных ледников. Стр. 21-26, см. Литературу

[Fischer2011-27] А. Фишер: Сравнение прямых и геодезических балансов массы в многолетней временной шкале. В кн . : Криосфера . , Том 5, 2011, стр. 107–124 ( онлайн ; PDF; 3,3 МБ)

[Hooke5.8-28] Гук: Принципы механики ледников. P. 91f, см. Литературу

[Marowsky2010-29] Катрин Маровски: Подтверждение модели нагонов ледника на примере Вернагтфернера, Северного и Южного Шнефернера. Дипломная работа, Мюнхен, 2010 г. ( онлайн ; PDF; 14,8 МБ)

[Reisenhofer2009-30] Стефан Райзенхофер: Моделирование баланса массы и энергии ледника на примере Пастерце. Дипломная работа Венского университета, Вена, 2009 г. ( онлайн ; PDF; 3,1 МБ)

[Kaser2-31] Касер и др.: Руководство по мониторингу баланса массы горных ледников. Стр. 15-20, см. Литературу

[32] Острем, Бругман: Измерения баланса массы ледников: руководство для полевых и офисных работ. P. 1 ff., См. Литературу

[Meier2007-33] Марк. Ф. Мейер и др.: Ледники определяют эвстатическое повышение уровня моря в 21 веке. В кн . : Наука. Volume 317, 2007, pp. 1064-1067 ( онлайн ; PDF; 171 kB)

[Rignot2011b-34] Эрик Ригно и др.: Ускорение вклада ледяных щитов Гренландии и Антарктики в повышение уровня моря. В: Письма о геофизических исследованиях. Том 38, 2011, стр L05503 -. L05508 ( онлайн ( Memento от 20 октября 2013 года в Internet Archive ))

[GMBB11_85-35] Всемирная служба мониторинга ледников (WGMS): Бюллетень баланса массы ледников No. 11 (2008-2009). Цюрих 2011, стр. 85 ( онлайн ( памятная записка от 2 ноября 2012 г. в Интернет-архиве ); PDF; 9,6 МБ)

[Zemp2009-36] М. Земп, М. Хельцле, В. Хэберли: Шесть десятилетий наблюдений за балансом массы ледников: обзор всемирной сети мониторинга. В кн . : Анналы гляциологии. Volume 50, 2009, pp. 101–111 ( онлайн ( памятная записка от 2 мая 2013 г. в Интернет-архиве ); PDF; 330 kB)

[Hoelzle2003-37] M. Hoelzle et al.: Вековые балансы массы ледников, полученные из кумулятивных изменений длины ледников. В: Глобальные и планетарные изменения. Volume 36, 2003, pp. 295–306 ( онлайн ( памятная записка от 4 марта 2016 г. в Интернет-архиве ); PDF; 577 kB)

[FoG10_71-38] Всемирная служба мониторинга ледников (WGMS): Колебания ледников 2005–2010 гг. (Том X). Страница 71, см. Литературу

[Dyurgerov2005-39] Марк Б. Дюргеров, Марк Ф. Мейер: Ледники и меняющаяся система Земли: снимок 2004 года. Институт арктических и альпийских исследований, Университет Колорадо, Bolder 2005, ISSN 0069-6145 , стр. 7, 22 и далее ( онлайн ; PDF; 2,5 МБ)

[Rignot2011-40] Эрик Ригно : Баланс массы ледяного покрова . См. Литературу

[CuffeyPaterson2010-14.1-41] Каффи, Патерсон: Физика ледников. Издание четвертое, стр. 575-578, см. Литературу

[Shepherd2012-42] а^б^в^г Эндрю Шеперд и др.: Согласованная оценка баланса массы ледяного покрова. В кн . : Наука. Том 338, 2012, стр. 1183–1189 ( онлайн ; PDF; 786 kB)

Languages