Моделирование оледенения в гляциологии

Внимание ученых издавна привлекают «зимы» далекого прошлого — десятки и сотни тысяч лет назад ледовые щиты покрывали огромные пространства суши. Ныне от них остались лишь два больших ледовых покрова — Антарктический и Гренландский. В последнее время здесь практически непрерывно проводятся гляциологические и геофизические исследования. Однако информации получено все же пока очень мало, явно недостаточно для прогнозных расчетов (с помощью модели) поведения современных оледенений в ближайшем и отдаленном будущем.


Что же собой представляет математическая модель оледенения? Такая модель создана в отделе механики природных процессов Института механики МГУ на основе общей математической теории ледников. Цель — провести численное моделирование «поведения» ледниковых покровов — своего рода «проигрывание» на компьютере различных ситуаций, каждая из них отражает влияние определенных вариантов внешних условий на реакцию огромных масс льда. Цель определила и структуру модели: во-первых, лед считается средой, вязкость (текучесть) которой зависит от температуры: во-вторых, в качестве внешних условий, воздействующих на оледенение, рассматривается тепловой поток из недр Земли и климат (он определяется функциями баланса массы на поверхности льда и температуры льда на глубине, где затухают температурные годовые колебания). Конечно, следует еще знать и каков подледный рельеф горных пород.


Тестовые расчеты, проведенные по этой модели, позволили выявить некоторые интересные закономерности в динамике оледенений. Например, оказалось, что лед быстрее течет вдоль тех долин, которые подогреваются снизу исходящим из недр потоком тепла. Вот почему все выводные ледники Антарктиды и Гренландии приурочены к тектоническим разломам в земной коре: ведь именно вдоль зон таких нарушений, как правило, фиксируется повышенный тепловой поток. Решив ряд задач, ученые поняли, что в этом случае движение льда убыстряется, ао-первых, потому что уменьшается его вязкость и повышается текучесть, а во-вторых, возникает механическая неустойчивость. Дело в том, что на ложе ледников образуется придонный слой льда, где температура достигает точки плавления и лед начинает таять.


В результате система становится менее прочной и предрасположенной к разрушению. И действительно, выводные ледники, представляющие собой гигантские— длиной во многие сотни километров — ледяные потоки (ширина их может достигать десятков километров), как бы «врезаны» в ледниковые покровы Антарктиды и Гренландии. Лед перемещается в них иногда в сотни раз быстрее, чем а соседних областях оледенения, — порой на несколько метров в сутки. Эти четко выраженные «реки» хорошо видны со спутников и самолетов, их обнаруживают по характерной изломанной поверхности. Например, в Антарктиде перемещение льда из центральных областей к периферии ледового покрова примерно на 80% осуществляется именно выводными ледниками.


С помощью моделей была предсказана возможность существования механически неустойчивых «двухслойных» ледников: верхний слой льда с отрицательной температурой находится на «смазке» из придонного слоя льда с температурой около точки таяния. Этот теоретический результат удалось подтвердить полевыми исследованиями, их провела гляциологическая экспедиция Института географии АН СССР на оледенении Шпицбергена. Согласно данным радиолокационного зондирования с вертолетов, здесь существуют ледники, внутри которых есть особая граница, от нее отражаются радиоволны. Пробурив лед на одном из таких ледников и измерив температуру его в скважинах, специалисты убедились, что граница отражения радиоволн внутри ледника практически совпадает с положением изотермы плавления льда. Ниже лед буквально источен микроканалами, по которым течет вода.


Последующие модельные расчеты, сделанные для 32 ледников Шпицбергена, количественно подтвердили определения толщины придонного слоя льда на точке таяния, полученные по данным радиолокационного зондирования. Позднее выяснилось, что почти все «двухслойные» ледники относятся к классу пульсирующих, они склонны к катастрофическим подвижкам, к быстрому и внезапному разрушению. Самый полный рейтинг интернет казино вы найдете по ссылке
Пресс-служба АО «Газпром газораспределение Челябинск»


Тел.: 8 (351) 247-12-72, 737-16-48
E-mail: [email protected]