Gletsjer

Gletsjers

Een gletsjer is een aanhoudend lichaam van dicht ijs dat constant bergafwaarts beweegt onder zijn eigen gewicht. Een gletsjer ontstaat waar de ophoping van sneeuw de afbraak ervan over vele jaren, vaak eeuwen, overstijgt. Het krijgt onderscheidende kenmerken, zoals spleten en seracs, terwijl het langzaam stroomt en vervormt onder spanningen die worden veroorzaakt door zijn gewicht. Terwijl het beweegt, schuurt het gesteente en puin van zijn ondergrond om landvormen te creëren zoals keteldalen, morenen of fjorden. Hoewel een gletsjer in een waterlichaam kan stromen, vormt het zich alleen op land en onderscheidt het zich van het veel dunnere zee-ijs en meer-ijs dat zich op het oppervlak van waterlichamen vormt.

Gletsjer van het Geikie Plateau in Groenland.

Met 7.253 bekende gletsjers bevat Pakistan meer gletsjerijs dan enig
ander land op aarde buiten de poolgebieden. Met een lengte van 62
kilometer is de Baltoro-gletsjer een van de langste gletsjers ter wereld.

Op aarde bevindt 99% van het gletsjerijs zich in uitgestrekte ijsvlakten ook bekend als continentale gletsjers in de poolgebieden, maar gletsjers zijn te vinden in bergketens op elk continent behalve het Australische vasteland, inclusief de oceanische eilandstaten op hoge breedtegraden van Oceanië, zoals Nieuw-Zeeland. Tussen de breedtegraden 35°N en 35°S komen gletsjers alleen voor in de Himalaya, de Andes en een paar hoge bergen in Oost-Afrika, Mexico, Nieuw-Guinea en op Zard-Kuh in Iran. Met meer dan 7.000 bekende gletsjers heeft Pakistan meer gletsjerijs dan enig ander
land buiten de poolgebieden. Gletsjers bedekken ongeveer 10% van het landoppervlak van de aarde. Continentale gletsjers bedekken bijna
13 miljoen km2 of ongeveer 98% van de 13,2 miljoen km2 van Antarctica, met een gemiddelde dikte van het ijs van 2.100 m. Groenland en Patagonië hebben ook enorme uitgestrekte continentale gletsjers. Het volume van de gletsjers, exclusief de ijskappen van Antarctica en Groenland, wordt geschat op 170.000 km3.

Gletsjerijs is het grootste reservoir van zoet water op aarde en bevat samen met ijskappen ongeveer 69 procent van het zoet water ter wereld.
Veel gletsjers uit gematigde, alpiene en seizoensgebonden poolklimaten slaan water op als ijs tijdens de koudere seizoenen en geven het later af in
de vorm van smeltwater wanneer warmere zomertemperaturen ervoor zorgen dat de gletsjer smelt, waardoor een waterbron ontstaat die vooral belangrijk is voor planten, dieren en menselijk gebruik wanneer andere bronnen schaars kunnen zijn. In omgevingen op grote hoogte en in Antarctica is het seizoensgebonden temperatuurverschil echter vaak niet voldoende om smeltwater af te geven.

Omdat de gletsjermassa wordt beïnvloed door klimaatveranderingen op de lange termijn, bijvoorbeeld neerslag, gemiddelde temperatuur en bewolking, worden veranderingen in de gletsjermassa beschouwd als een van de meest gevoelige indicatoren van klimaatverandering en zijn ze een belangrijke bron van variaties in de zeespiegel.

Een groot stuk samengeperst ijs, of een gletsjer, ziet er blauw uit, net zoals grote hoeveelheden water blauw lijken, omdat watermoleculen andere kleuren efficiënter absorberen dan blauw. De andere reden voor de blauwe kleur van gletsjers is het ontbreken van luchtbellen. Luchtbellen, die ijs
een witte kleur geven, worden eruit geperst door druk, waardoor de dichtheid van het gecreëerde ijs toeneemt.

Typen gletsjers

Classificatie op grootte, vorm en gedrag

Gletsjers worden gecategoriseerd op basis van hun morfologie, thermische kenmerken en gedrag. Alpiene gletsjers vormen zich op de toppen en hellingen van bergen. Een gletsjer die een vallei vult, wordt een valleigletsjer genoemd, of alternatief een alpiene gletsjer of berggletsjer. Een groot lichaam van gletsjerijs op een berg, bergketen of vulkaan wordt een ijskap of ijsveld genoemd. IJskappen hebben per definitie een oppervlakte van minder dan 50.000 km2.

Gletsjerlichamen groter dan 50.000 km2 worden ijskappen of continentale gletsjers genoemd. Ze zijn enkele kilometers diep en verhullen de onderliggende topografie. Alleen nunataks steken uit hun oppervlakken. De enige bestaande ijskappen zijn de twee die het grootste deel van Antarctica en Groenland bedekken. Ze bevatten enorme hoeveelheden zoet water, genoeg om de zeespiegel wereldwijd met meer dan 70 m te
laten stijgen als beide zouden smelten. Delen van een ijskap of -kap die zich uitstrekken tot in het water worden ijsplaten genoemd; ze zijn meestal dun met beperkte hellingen en verminderde snelheden. Smalle, snel bewegende delen van een ijskap worden ijsstromen genoemd. In Antarctica monden veel ijsstromen uit in grote ijsplaten. Sommige monden rechtstreeks uit in de zee, vaak met een ijstong, zoals de Mertzgletsjer.

De Quelccaya-ijskap in Peru is het op één
na grootste gletsjergebied in de tropen

Getijdenwatergletsjers zijn gletsjers die eindigen in de zee, waaronder de meeste gletsjers die stromen vanaf Groenland, Antarctica, Baffin, Devon
en Ellesmere Islands in Canada, Zuidoost-Alaska en de Noordelijke en Zuidelijke Patagonische ijsvelden. Als het ijs de zee bereikt, breken er stukken af of kalven ze af, waardoor ijsbergen ontstaan. De meeste getijdengletsjers kalven af boven zeeniveau, wat vaak een enorme impact heeft als de ijsberg het water raakt. Getijdengletsjers ondergaan eeuwenlange cycli van opmars en terugtrekking die veel minder worden beïnvloed door klimaatverandering dan andere gletsjers.

Classificatie op thermische toestand

Thermisch gezien is een gematigde gletsjer het hele jaar door op een smeltpunt, van het oppervlak tot de basis. Het ijs van een polaire gletsjer ligt altijd onder de vriesdrempel van het oppervlak tot de basis, hoewel de sneeuwlaag op het oppervlak seizoensgebonden kan smelten. Een subpolaire gletsjer omvat zowel gematigd als poolijs, afhankelijk van de diepte onder het oppervlak en de positie langs de lengte van de gletsjer. Op een vergelijkbare manier wordt het thermische regime van een gletsjer vaak beschreven door zijn basale temperatuur.

Een koude gletsjer ligt onder het vriespunt op de grensvlak van ijs en grond en is dus bevroren aan het onderliggende substraat. Een warme gletsjer ligt boven of op het vriespunt op de grensvlak en kan bij dit contact glijden. Men denkt dat dit contrast in grote mate het vermogen van een gletsjer bepaalt om zijn bed effectief te eroderen, aangezien glijdend ijs het losrukken van gesteente van het oppervlak eronder bevordert. Gletsjers die gedeeltelijk koud en gedeeltelijk warm zijn, staan bekend als polythermisch.

De Webbergletsjer op Grant Land is een
oprukkende poolgletsjer

Vorming van gletsjers

Gletsjers ontstaan waar de ophoping van sneeuw en ijs de afbraak overtreft. Een gletsjer ontstaat meestal uit een cirquelandvorm ook bekend als een corrie of als een cwm een typisch leunstoelvormig geologisch kenmerk zoals een depressie tussen bergen omgeven door arêtes de sneeuw die erin valt verzamelt en samendrukt door zwaartekracht. Deze sneeuw verzamelt zich en het gewicht van de sneeuw die erboven valt, comprimeert het, waardoor korrelige sneeuw ontstaat. Door de afzonderlijke sneeuwvlokken verder te vermalen en de lucht uit de sneeuw te persen, verandert het in gletsjerijs. Dit gletsjerijs vult de cirque totdat het overstroomt door een geologische zwakte of leegte, zoals een opening tussen twee bergen. Wanneer de massa sneeuw en ijs voldoende dikte bereikt, begint het te bewegen door een combinatie van oppervlaktehelling, zwaartekracht en druk. Op steilere hellingen kan dit al gebeuren met slechts 15 m sneeuwijs.

In gematigde gletsjers bevriest en ontdooit sneeuw herhaaldelijk, waardoor het verandert in korrelig ijs dat firn wordt genoemd. Onder de druk van de lagen ijs en sneeuw erboven, versmelt dit korrelige ijs tot dichtere firn. In de loop van jaren ondergaan lagen firn verdere verdichting en worden gletsjerijs. Gletsjerijs is iets dichter dan ijs dat is gevormd uit bevroren water, omdat gletsjerijs minder ingesloten luchtbellen bevat.

Een gletsjergrot op de Perito Morenogletsjer in
Argentinië

Gletsjerijs heeft een kenmerkende blauwe tint omdat het wat rood licht absorbeert vanwege een boventoon van de infrarode OH-rekmodus van
het watermolecuul. Vloeibaar water lijkt om dezelfde reden blauw. Het blauw van gletsjerijs wordt soms ten onrechte toegeschreven aan Rayleigh-verstrooiing van bellen in het ijs.

Structuur

Gletsjers worden op basis van de sneeuwlaag aan het oppervlak en de smeltomstandigheden in zones verdeeld. De ablatiezone is het gebied waar er een netto verlies is aan gletsjermassa. Het bovenste deel van een gletsjer, waar de accumulatie de ablatie overtreft, wordt de accumulatiezone genoemd.
De evenwichtslijn scheidt de ablatiezone en de accumulatiezone; het is de contour waar de hoeveelheid nieuwe sneeuw die door accumulatie wordt gewonnen gelijk is aan de hoeveelheid ijs die door ablatie verloren gaat. Over het algemeen is de accumulatiezone goed voor 60-70% van het oppervlak van de gletsjer, meer als de gletsjer ijsbergen afkalft. Het ijs in de accumulatiezone is diep genoeg om een neerwaartse kracht uit te oefenen die onderliggende rotsen erodeert. Nadat een gletsjer smelt,
laat het vaak een kom- of amfitheatervormige depressie achter die in grootte varieert van grote bassins zoals de Grote Meren tot kleinere bergdepressies die cirques worden genoemd.

De accumulatiezone kan worden onderverdeeld op basis van de smeltcondities.

- De droge sneeuwzone is een gebied waar geen smelt optreedt, zelfs niet in de zomer,
en de sneeuwlaag droog blijft.

- De percolatiezone is een gebied met wat oppervlaktesmelt, waardoor smeltwater in de sneeuwlaag
sijpelt. Deze zone wordt vaak gemarkeerd door opnieuw bevroren ijslenzen, klieren en lagen.
De sneeuwlaag bereikt ook nooit het smeltpunt.

- Dichtbij de evenwichtslijn op sommige gletsjers ontstaat een overlappende ijszone. In deze zone
bevriest smeltwater opnieuw als een koude laag in de gletsjer, waardoor een continue ijsmassa
ontstaat.

- De natte sneeuwzone is het gebied waar alle sneeuw die sinds het einde van de vorige zomer is
afgezet, is gestegen tot 0 °C.

De gezondheid van een gletsjer wordt meestal beoordeeld door de massabalans van de gletsjer te bepalen of het gedrag van het uiteinde te observeren. Gezonde gletsjers hebben grote accumulatiezones, meer dan 60% van hun oppervlak is bedekt met sneeuw aan het einde van het smeltseizoen en ze hebben een uiteinde met een krachtige stroming.

Na het einde van de Kleine IJstijd rond 1850, zijn gletsjers over de hele aarde aanzienlijk teruggetrokken. Een lichte afkoeling leidde tot de opmars van veel alpiene gletsjers tussen 1950 en 1985, maar sinds 1985 is de terugtrekking van gletsjers en het verlies van massa groter en alomtegenwoordiger geworden.

De overhangende ijsfront van de
oprukkende Webber-gletsjer met
watervallen (Borup Fiord-gebied,
Noord-Ellesmere Island) op 20 juli
1978. Puinrijke lagen zijn afgeschoven
en gevouwen in het basale koude
gletsjerijs. Het gletsjerfront is 6 km
breed en tot 40 m hoog

Beweging

Gletsjers bewegen bergafwaarts door de zwaartekracht en de interne vervorming van ijs.
Op moleculair niveau bestaat ijs uit gestapelde lagen moleculen met relatief zwakke verbindingen tussen de lagen. Wanneer de hoeveelheid spanning (vervorming) evenredig is met de uitgeoefende spanning, zal ijs zich gedragen als een elastische vaste stof. IJs moet ten minste 30 m dik zijn om überhaupt te kunnen stromen, maar zodra de dikte meer dan 50 m bedraagt, zal de spanning op de laag erboven de bindingssterkte tussen de lagen overschrijden en zal het ijs sneller bewegen dan de laag eronder. Dit betekent dat kleine hoeveelheden spanning kunnen resulteren in een grote hoeveelheid spanning, waardoor de vervorming een plastische stroming wordt in plaats van elastisch. Vervolgens zal de gletsjer onder zijn eigen gewicht beginnen te vervormen en door het landschap stromen.

De laagste snelheden zijn nabij de voet van de gletsjer en langs de zijkanten van de vallei, waar wrijving tegen de stroming inwerkt, wat de meeste vervorming veroorzaakt. De snelheid neemt toe naar binnen richting de middellijn en omhoog, naarmate de hoeveelheid vervorming afneemt. De hoogste stroomsnelheden worden gevonden aan het oppervlak, wat de som van de snelheden van alle lagen eronder vertegenwoordigt.

Omdat ijs sneller kan stromen waar het dikker is, is de snelheid van door gletsjers veroorzaakte erosie recht evenredig met de dikte van het bovenliggende ijs.

De spanning-rekverhouding van plastische stroming
(blauwgroene doorsnede): een kleine toename in
spanning creëert een exponentieel grotere toename
in rek, wat gelijk staat aan vervormingssnelheid.

Bijgevolg zullen preglaciale lage holtes worden verdiept en zal de reeds bestaande topografie worden versterkt door gletsjerwerking, terwijl
nunataks, die boven ijskappen uitsteken, nauwelijks eroderen - erosie is geschat op 5 m per 1,2 miljoen jaar. Dit verklaart bijvoorbeeld het diepe profiel van fjorden, die een kilometer diep kunnen worden als ijs er topografisch in wordt gestuurd. De uitbreiding van fjorden landinwaarts vergroot de snelheid van het dunner worden van de ijskap, omdat ze de belangrijkste kanalen zijn voor het afwateren van ijskappen. Het maakt de ijskappen ook gevoeliger voor veranderingen in het klimaat en de oceaan.

Hoewel er begin 19e eeuw bewijs was voor gletsjerstroming, werden er andere theorieën over gletsjerbeweging naar voren gebracht, zoals het idee dat smeltwater, dat opnieuw bevriest in gletsjers, ervoor zorgde dat de gletsjer zich uitzette en langer werd. Toen duidelijk werd dat gletsjers zich tot op zekere hoogte gedroegen alsof het ijs een viskeuze vloeistof was, werd betoogd dat regelation, of het smelten en opnieuw bevriezen van ijs bij een temperatuur die werd verlaagd door de druk op het ijs in de gletsjer, ervoor zorgde dat het ijs kon vervormen en stromen. James Forbes kwam in de jaren 1840 met de in wezen juiste verklaring, hoewel het nog tientallen jaren duurde voordat deze volledig werd geaccepteerd.

Breukzones en scheuren

De bovenste 50 m an een gletsjer zijn stijf omdat ze onder lage druk staan. Dit bovenste gedeelte staat bekend als de breukzone en beweegt grotendeels als één geheel over het plastisch vloeiende onderste gedeelte. Wanneer een gletsjer door onregelmatig terrein beweegt, ontstaan er scheuren, zogenaamde crevasses, in de breukzone. Spleten ontstaan door verschillen in gletsjersnelheid. Als twee stijve delen van een gletsjer met verschillende snelheden of richtingen bewegen, zorgen schuifkrachten ervoor dat ze uit elkaar breken, waardoor een spleet ontstaat. Spleten zijn zelden dieper dan 46 m, maar kunnen in sommige gevallen minstens 300 m diep zijn. Onder dit punt voorkomt de plasticiteit van het ijs de vorming van scheuren. Kruisende spleten kunnen geïsoleerde pieken in het ijs creëren, seracs genoemd.

IJsscheuren in de Titlis-gletsjer

Scheer- of visgraatspleten op Emmons Glacier (Mount Rainier)

Spleten kunnen op verschillende manieren ontstaan. Dwarsspleten staan dwars op de stroming en ontstaan waar steilere hellingen een gletsjer laten versnellen. Longitudinale spleten vormen semi-parallel aan de stroming waar een gletsjer lateraal uitzet. Marginale spleten vormen zich nabij de rand van de gletsjer, veroorzaakt door de afname in snelheid door wrijving van de valleiwanden. Marginale spleten staan grotendeels dwars op de stroming. Bewegend gletsjerijs kan zich soms losmaken van het stilstaande ijs erboven, waardoor een bergschrund ontstaat. Bergschrunds lijken op spleten, maar zijn unieke kenmerken aan de randen van een gletsjer. Spleten maken reizen over gletsjers gevaarlijk, vooral wanneer ze verborgen zijn door fragiele sneeuwbruggen.

Onder de evenwichtslijn is gletsjersmeltwater geconcentreerd in stroomkanalen. Smeltwater kan zich verzamelen in proglaciale meren boven op een gletsjer of via moulins afdalen naar de diepten van een gletsjer. Stromen in of onder een gletsjer stromen in englaciale of subglaciale tunnels. Deze tunnels komen soms weer tevoorschijn aan het oppervlak van de gletsjer.

Subglaciale processen

De meeste belangrijke processen die de beweging van gletsjers controleren, vinden plaats in het contact tussen ijs en bed, ook al is het maar een paar meter dik. De temperatuur, ruwheid en zachtheid van het bed bepalen de basale schuifspanning, die op zijn beurt bepaalt of de beweging van de gletsjer wordt opgevangen door beweging in de sedimenten, of dat het kan glijden. Een zacht bed, met een hoge porositeit en lage poriënvloeistofdruk, stelt de gletsjer in staat om te bewegen door sedimentglijden: de basis van de gletsjer kan zelfs bevroren blijven aan het bed, waar het onderliggende sediment eronderdoor glijdt als een tube tandpasta. Een hard bed kan niet op deze manier vervormen; daarom is de enige manier voor gletsjers met een harde basis om te bewegen door basaal glijden, waarbij smeltwater zich vormt tussen het ijs en het bed zelf. Of een bed hard of zacht is, hangt af van de porositeit en poriëndruk hogere porositeit vermindert de sterkte van het sediment
en verhoogt dus de schuifspanning.

Erosiesnelheden van subglaciaal sediment
veroorzaakt door de beweging van verschillende
gletsjers over de hele wereld.

Porositeit kan variëren door een reeks methoden:

- Beweging van de bovenliggende gletsjer kan ervoor zorgen dat de bedding dilatatie ondergaat, de resulterende vormverandering reorganiseert
blokken. Hierdoor worden dicht opeengepakte blokken gereorganiseerd tot een rommelige warboel. Dit verhoogt de porositeit. Tenzij er water
wordt toegevoegd, zal dit noodzakelijkerwijs de poriëndruk verlagen, aangezien de poriënvloeistoffen meer ruimte in beslag nemen.

- Druk kan verdichting en consolidatie van onderliggende sedimenten veroorzaken. Omdat water relatief onsamendrukbaar is, is dit gemakkelijker
wanneer de poriënruimte is gevuld met damp; al het water moet worden verwijderd om compressie mogelijk te maken. In bodems is dit een
onomkeerbaar proces.

- Sedimentafbraak door slijtage en breuk vermindert de grootte van deeltjes, wat de poriënruimte neigt te verkleinen. De beweging van de deeltjes
kan echter het sediment verstoren, met het tegenovergestelde effect. Deze processen genereren ook warmte.

De zachtheid van de bedding kan variëren in ruimte of tijd en verandert dramatisch van gletsjer tot gletsjer. Een belangrijke factor is de onderliggende geologie; gletsjersnelheden verschillen doorgaans meer wanneer ze het gesteente veranderen dan wanneer de helling verandert. Verder kan de ruwheid van de bedding ook de gletsjerbeweging vertragen. De ruwheid van de bedding is een maat voor hoeveel rotsblokken en obstakels uitsteken in het bovenliggende ijs. IJs stroomt om deze obstakels heen door te smelten onder de hoge druk aan hun stoss-zijde; het resulterende smeltwater wordt vervolgens in de holte gedwongen die ontstaat aan hun luwte-zijde, waar het opnieuw bevriest.

Naast het beïnvloeden van de sedimentspanning kan de vloeistofdruk ook de wrijving tussen de gletsjer en de bedding beïnvloeden. Hoge vloeistofdruk zorgt voor een opwaartse kracht op de gletsjer, waardoor de wrijving aan de basis wordt verminderd. De vloeistofdruk wordt vergeleken met de druk van de ijsoverlast. Onder snelstromende ijsstromen zullen deze twee drukken ongeveer gelijk zijn met een effectieve druk van 30 kPa, dat wil zeggen dat het gehele gewicht van het ijs wordt gedragen door het onderliggende water en de gletsjer drijft.

Basaal smelten en glijden

Gletsjers kunnen ook bewegen door basale glijding, waarbij de basis van de gletsjer wordt gesmeerd door de aanwezigheid van vloeibaar water, waardoor de basale schuifspanning wordt verminderd en de gletsjer over het terrein waarop hij zich bevindt kan glijden. Smeltwater kan worden geproduceerd door drukgeïnduceerd smelten, wrijving of geothermische warmte. Hoe variabeler de hoeveelheid smelten aan het oppervlak van de gletsjer, hoe sneller het ijs zal stromen. Basale glijding is dominant in gematigde of warme gletsjers.

De aanwezigheid van basaal smeltwater hangt af van zowel de temperatuur van het bed als andere factoren. Zo daalt het smeltpunt van water onder druk, wat betekent dat water bij een lagere temperatuur smelt onder dikkere gletsjers. Dit werkt als een "dubbele klap", omdat dikkere gletsjers een lagere warmtegeleiding hebben, wat betekent dat de basale temperatuur waarschijnlijk ook hoger zal zijn.De temperatuur van het bed varieert doorgaans op cyclische wijze. Een koud bed heeft een hoge sterkte, wat de snelheid van de gletsjer vermindert. Dit verhoogt de accumulatiesnelheid, omdat pas gevallen sneeuw niet wordt weggevoerd, met gevolg wordt de gletsjer dikker, met drie gevolgen:

Ten eerste is het bed beter geïsoleerd, wat een grotere retentie van geothermische warmte mogelijk maakt.

Ten tweede kan de toegenomen druk het smelten vergemakkelijken. Deze factoren zullen samen de gletsjer versnellen. Naarmate de wrijving toeneemt met het kwadraat van de snelheid, zal snellere beweging de wrijvingswarmte aanzienlijk verhogen, met het daaropvolgende smelten, wat een positieve feedback veroorzaakt, waardoor de ijssnelheid toeneemt tot een nog hogere stroomsnelheid: het is bekend dat gletsjers in West-Antarctica snelheden bereiken van wel een kilometer per jaar. Uiteindelijk zal het ijs snel genoeg toenemen dat het dunner begint te worden, omdat de accumulatie het transport niet kan bijhouden.

Deze dunner wordende ijslaag zal het geleidende warmteverlies vergroten, waardoor de gletsjer vertraagt en bevriezing ontstaat. Deze bevriezing
zal de gletsjer verder vertragen, vaak totdat deze stilstaat, waarna de cyclus opnieuw kan beginnen.

ELocatie en diagram van het Vostokmeer, een opvallend subglaciaal meer onder de Oost-Antarctische ijskap.

Dwarsdoorsnede door een gletsjer
De basis van de gletsjer is transparanter
als gevolg van het smelten.

De waterstroom onder het gletsjeroppervlak kan een groot effect hebben op de beweging van de gletsjer zelf. Subglaciale meren bevatten aanzienlijke hoeveelheden water, dat snel kan bewegen: kubieke kilometers kunnen in de loop van een paar jaar tussen meren worden getransporteerd. Men denkt dat deze beweging op twee hoofdmanieren plaatsvindt: pijpstroming omvat vloeibaar water dat door pijpachtige leidingen stroomt, zoals een subglaciale rivier; bladstroming omvat de beweging van water in een dunne laag. Een omschakeling tussen de twee stromingsomstandigheden kan worden geassocieerd met opkomend gedrag. Het verlies van de subglaciale watervoorziening is inderdaad in verband gebracht met het stilvallen van de ijsbeweging in de Kamb-ijsstroom. De subglaciale beweging van water wordt uitgedrukt in de oppervlakte-topografie van ijskappen, die inzakken in verlaten subglaciale meren.

Snelheid

De snelheid van gletsjerverplaatsing wordt deels bepaald door wrijving. Wrijving zorgt ervoor dat het ijs op de bodem van de gletsjer langzamer beweegt dan het ijs op de top. In alpiene gletsjers ontstaat er ook wrijving aan de zijwanden van de vallei, waardoor de randen ten opzichte van het midden worden vertraagd.

De gemiddelde gletsjersnelheid varieert sterk, maar bedraagt doorgaans ongeveer 1 m per dag. In stilstaande gebieden is er mogelijk geen beweging; in delen van Alaska kunnen bomen zich bijvoorbeeld vestigen op sedimentafzettingen aan het oppervlak. In andere gevallen kunnen gletsjers zich met een snelheid van 20–30 m per dag verplaatsen, zoals in Jakobshavn Isbræ in Groenland. De gletsjersnelheid wordt beïnvloed door factoren zoals helling, ijsdikte, sneeuwval, longitudinale opsluiting, basale temperatuur, smeltwaterproductie en bedhardheid.

Een paar gletsjers hebben periodes van zeer snelle vooruitgang, zogenaamde golven.
Deze gletsjers vertonen normale beweging totdat ze plotseling versnellen en dan terugkeren naar hun vorige bewegingsstatus. Deze golven kunnen worden veroorzaakt door het falen van het onderliggende gesteente, het verzamelen van smeltwater aan de voet van de gletsjermogelijk afkomstig van een supraglaciaal meer of de eenvoudige accumulatie van massa voorbij een kritisch tipping point. Tijdelijke snelheden tot 90 m per dag zijn voorgekomen toen verhoogde temperatuur of bovenliggende druk ervoor zorgde dat het onderste ijs smolt en water zich ophoopte onder een gletsjer.

In vergletsjerde gebieden waar de gletsjer sneller dan een km per jaar beweegt, komen gletsjeraardbevingen voor. Dit zijn grootschalige aardbevingen met seismische magnitudes tot wel 6,1.[ Het aantal gletsjeraardbevingen in Groenland bereikt elk jaar een piek in juli, augustus en september en nam in de jaren negentig en 2000 snel toe. In een onderzoek met gegevens van januari 1993 tot en met oktober 2005 werden er sinds 2002 elk jaar meer gebeurtenissen gedetecteerd, en werden er in 2005 twee keer zoveel gebeurtenissen geregistreerd als in enig ander jaar.

De vorming van supraglaciale meren bij de Baltoro-
gletsjer in april 2018 (boven) heeft het smelten en
de beweging ervan in de daaropvolgende
zomermaanden aanzienlijk versneld (onder)

Ogives of Forbes-banden

Ogives of Forbes-banden zijn afwisselende golftoppen en valleien die verschijnen als donkere en lichte banden van ijs op gletsjeroppervlakken. Ze zijn gekoppeld aan seizoensgebonden beweging van gletsjers; de breedte van één donkere en één lichte band is over het algemeen gelijk aan de jaarlijkse beweging van de gletsjer.

Ogives worden gevormd wanneer ijs van een ijsval ernstig wordt gebroken, waardoor het ablatieoppervlak in de zomer toeneemt. Dit creëert een greppel en ruimte voor sneeuwaccumulatie in de winter, wat op zijn beurt een bergkam creëert. Soms bestaan ogives alleen uit golvingen of kleurbanden en worden ze beschreven als golfogives of bandogives.

Geografie

Gletsjers zijn aanwezig op elk continent en in ongeveer vijftig landen, met uitzondering van de landen Australië, Zuid-Afrika die alleen gletsjers hebben op verre subantarctische eilandgebieden. Uitgebreide gletsjers zijn te vinden in Antarctica, Argentinië, Chili, Canada, Pakistan,Alaska, Groenland en IJsland.

Berggletsjers zijn wijdverspreid, vooral in de Andes, de Himalaya, de Rocky Mountains, de Kaukasus, de Scandinavische bergen en de Alpen. De Snezhnika-gletsjer in het Pirin-gebergte, Bulgarije met een breedtegraad van 41°46′09″ N is de meest zuidelijke gletsjermassa in Europa.

Het vasteland van Australië bevat momenteel geen gletsjers, hoewel er in de laatste ijstijd een kleine gletsjer op Mount Kosciuszko aanwezig was. In Nieuw-Guinea bevinden zich kleine, snel afnemende gletsjers op Puncak Jaya. Afrika heeft gletsjers op de Kilimanjaro in Tanzania, op Mount Kenya en in het Rwenzori-gebergte.

Oceanische eilanden met gletsjers zijn onder andere IJsland, verschillende eilanden voor de kust van Noorwegen, waaronder Spitsbergen en Jan Mayen in het uiterste noorden, Nieuw-Zeeland en de subantarctische eilanden Marion, Heard, Grande Terre (Kerguelen) en Bouvet. Tijdens de ijstijden van het Kwartair hadden Taiwan, Hawaï op Mauna Kea en Tenerife ook grote alpiene gletsjers, terwijl de Faeröer- en Crozet-eilanden volledig bedekt waren met gletsjers.(Bewerkt)Origineel herstellen

De permanente sneeuwbedekking die nodig is voor gletsjervorming wordt beïnvloed door factoren zoals
de hellingsgraad van het land, de hoeveelheid sneeuwval en de wind. Gletsjers zijn te vinden op alle breedtegraden, behalve van 20° tot 27° noorder- en zuiderbreedte, waar de aanwezigheid van de aflopende rand van de Hadley-circulatie de neerslag zo veel verlaagt dat bij hoge instraling de sneeuwgrenzen boven de 6.500 m uitkomen. Tussen 19˚N en 19˚S is de neerslag echter hoger en de bergen boven de 5.000 m hebben meestal permanente sneeuw.

Zelfs op hoge breedtegraden is gletsjervorming niet onvermijdelijk. Gebieden in het Noordpoolgebied,
zoals Banks Island en de McMurdo Dry Valleys in Antarctica, worden beschouwd als poolwoestijnen waar geen gletsjers kunnen ontstaan omdat ze ondanks de bittere kou weinig sneeuwval krijgen.

Koude lucht, in tegenstelling tot warme lucht, is niet in staat om veel waterdamp te transporteren.
Zelfs tijdens de ijstijden van het Kwartair viel er in Mantsjoerije, het laagland van Siberië en centraal en noordelijk Alaska[, hoewel het buitengewoon koud was, zo weinig sneeuw dat er geen gletsjers konden ontstaan.

Naast de droge, niet-bevroren poolgebieden zijn sommige bergen en vulkanen in Bolivia, Chili en
Argentinië hoog (4.500 tot 6.900 m en koud, maar het relatieve gebrek aan neerslag voorkomt dat sneeuw zich ophoopt in gletsjers. Dit komt doordat deze pieken zich in de buurt van of in de hyperaride Atacama-woestijn bevinden.

Fox Glacier in Nieuw-Zeeland eindigt
bij een regenwoud

Zwarte ijsgletsjer nabij Aconcagua,
Argentinië

Glaciale geologie

Erosie

Als gletsjers over het vaste gesteente stromen, worden ze zachter en tillen ze rotsblokken op in het ijs. Dit proces, plukken genoemd, wordt veroorzaakt door subglaciaal water dat breuken in het vaste gesteente binnendringt en vervolgens bevriest en uitzet. Deze uitzetting zorgt ervoor dat het ijs als een hefboom fungeert die het gesteente losmaakt door het op te tillen. Zo worden sedimenten van alle groottes onderdeel van de lading van de gletsjer. Als een terugtrekkende gletsjer genoeg puin verzamelt, kan het een rotsgletsjer worden, zoals de Timpanogos-gletsjer in Utah

Slijtage treedt op wanneer het ijs en de lading rotsfragmenten over het vaste gesteente glijden en fungeren als schuurpapier, waardoor het vaste gesteente eronder glad en gepolijst wordt.
Het verpulverde gesteente dat dit proces oplevert, wordt steenmeel genoemd en bestaat uit steenkorrels van 0,002 tot 0,00625 mm groot. Slijtage leidt tot steilere valleiwanden en berghellingen in alpine omgevingen, wat lawines en rotsverschuivingen kan veroorzaken, die nog meer materiaal aan de gletsjer toevoegen. Glaciale slijtage wordt vaak gekenmerkt door gletsjerstrepen. Gletsjers produceren deze wanneer ze grote rotsblokken bevatten die lange krassen in het gesteente kerven. Door de richting van
de strepen in kaart te brengen, kunnen onderzoekers de richting van de beweging van de gletsjer bepalen. Vergelijkbaar met strepen zijn chatter marks, lijnen van halvemaanvormige depressies in het gesteente onder een gletsjer. Ze worden gevormd door slijtage wanneer rotsblokken in de gletsjer herhaaldelijk worden opgevangen en losgelaten terwijl ze over het gesteente worden gesleept.

De snelheid van gletsjererosie varieert. Zes factoren bepalen de erosiesnelheid:

- Snelheid van gletsjerbeweging

- Dikte van het ijs

- Vorm, overvloed en hardheid van rotsfragmenten in het ijs op de bodem van de gletsjer

- Relatief gemak van erosie van het oppervlak onder de gletsjer

- Thermische omstandigheden aan de voet van de gletsjer

- Permeabiliteit en waterdruk aan de voet van de gletsjer

Als het gesteente aan de oppervlakte vaak breuken vertoont, nemen de gletsjererosiesnelheden toe, omdat het losrukken de belangrijkste erosieve kracht op het oppervlak is. Als het gesteente echter grote openingen heeft tussen sporadische breuken, is slijtage de dominante erosieve vorm en worden de gletsjererosiesnelheden trager. Gletsjers op lagere breedtegraden zijn over het algemeen veel erosiever dan gletsjers op hogere breedtegraden, omdat er meer smeltwater de gletsjerbasis bereikt en de productie en het transport van sedimenten mogelijk is met dezelfde bewegingssnelheid en hoeveelheid ijs.

Gletsjers eroderen terrein door twee
hoofdprocessen: plukken en schuren.

Door gletsjers afgegraven granieten
gesteente nabij Mariehamn, Åland

Materiaal dat in een gletsjer wordt opgenomen, wordt doorgaans tot aan de ablatiezone meegevoerd voordat het wordt afgezet.
Glaciale afzettingen zijn er in twee verschillende typen:

- Glaciale till: materiaal dat rechtstreeks is afgezet door gletsjerijs. Till omvat een mengsel van ongedifferentieerd materiaal variërend van klei tot
keien, de gebruikelijke samenstelling van een morene.

- Fluviale en uitspoelingssedimenten: sedimenten die door water zijn afgezet. Deze afzettingen zijn gestratificeerd naar grootte.

Grotere stukken gesteente die in till zijn ingekorst of op het oppervlak zijn afgezet, worden "glaciale zwerfstenen" genoemd. Ze variëren in grootte van kiezels tot keien, maar omdat ze vaak over grote afstanden worden verplaatst, kunnen ze drastisch verschillen van het materiaal waarop ze zijn gevonden. Patronen van glaciale zwerfstenen duiden op eerdere gletsjerbewegingen.

Gletsjermorenen

Gletsjermorenen worden gevormd door de afzetting van materiaal van een gletsjer en worden blootgelegd nadat de gletsjer zich heeft teruggetrokken. Ze verschijnen meestal als lineaire heuvels van till, een niet-gesorteerde mix van gesteente, grind en keien in een matrix van fijn poederachtig materiaal. Eindmorenen worden gevormd aan de voet of het uiteinde van een gletsjer. Laterale morenen worden gevormd aan de zijkanten van de gletsjer. Mediale morenen worden gevormd wanneer twee verschillende gletsjers samensmelten en de laterale morenen van elk samensmelten tot een morene in het midden van de gecombineerde gletsjer.

Minder zichtbaar zijn grondmorenen, ook wel gletsjerdrift genoemd, die vaak het oppervlak onder de gletsjer bedekken, aflopend van de evenwichtslijn. De term morene is van Franse oorsprong. Het werd bedacht door boeren om alluviale dijken en randen te beschrijven die zich nabij de randen van gletsjers in de Franse Alpen bevinden. In de moderne geologie wordt de term breder gebruikt en wordt toegepast op een reeks formaties, die allemaal uit till bestaan. Moraines kunnen ook door morenen afgedamde meren creëren.

Gletsjermorenen boven Lake Louise, Alberta, Canada

Drumlins rond Horicon Marsh, Wisconsin, in een gebied met een van de
hoogste concentraties drumlins ter wereld. Het gebogen pad van de
Laurentide-ijskap is duidelijk zichtbaar in de oriëntatie van de
verschillende heuvels.

Drumlins

Drumlins zijn asymmetrische, kanovormige heuvels die voornamelijk uit ketelsteen bestaan. Hun hoogtes variëren van 15 tot 50 meter en ze
kunnen een kilometer lang worden. De steilste kant van de heuvel is gericht op de richting van waaruit het ijs is voortbewogen (stoss), terwijl een langere helling in de bewegingsrichting van het ijs is gelaten (lee).

Drumlins worden gevonden in groepen die drumlinvelden of drumlinkampen worden genoemd. Een van deze velden bevindt zich ten oosten van Rochester, New York; naar schatting bevat het ongeveer 10.000 drumlins. Hoewel het proces dat drumlins vormt niet volledig wordt begrepen, impliceert hun vorm dat ze producten zijn van de plastische vervormingszone van oude gletsjers. Er wordt aangenomen dat veel drumlins zijn gevormd toen gletsjers over de afzettingen van eerdere gletsjers heen trokken en deze veranderden.

Gletsjervalleien, cirques, arêtes en piramidale pieken

Vóór de gletsjertijd hebben bergvalleien een karakteristieke "V"-vorm, die ontstaat door eroderend water. Tijdens de gletsjertijd worden deze valleien vaak breder, dieper en gladder gemaakt om een U-vormige gletsjervallei of gletsjertrog te vormen, zoals het soms wordt genoemd. De erosie die gletsjervalleien creëert, snijdt alle uitlopers van gesteente of aarde
af die zich eerder over de vallei hebben uitgestrekt, waardoor breed driehoekige kliffen ontstaan die afgeknotte uitlopers worden genoemd. Binnen gletsjervalleien kunnen depressies die zijn ontstaan door plukken en schuren, worden opgevuld door meren, paternostermeren genoemd. Als een gletsjervallei uitmondt in een groot waterlichaam, vormt het een fjord.

Gletsjers verdiepen hun valleien doorgaans meer dan hun kleinere zijrivieren. Daarom blijven de valleien van de zijgletsjers boven de depressie van de hoofdgletsjer wanneer gletsjers zich terugtrekken en worden ze hangende valleien genoemd.

Kenmerken van een gletsjerlandschap

Aan het begin van een klassieke valleigletsjer bevindt zich een komvormige cirque, die aan drie kanten escarped wanden heeft, maar open is aan de kant die afdaalt in de vallei. Cirques zijn plekken waar ijs zich begint op te hopen in een gletsjer. Twee gletsjercirques kunnen rug aan rug worden gevormd en hun achterwanden eroderen totdat er alleen nog een smalle bergkam, een arête genaamd, overblijft. Deze structuur kan resulteren in een bergpas. Als meerdere cirques een enkele berg omringen, creëren ze puntige piramidevormige pieken; bijzonder steile voorbeelden worden hoorns genoemd.

Roches moutonnées

De doorgang van gletsjerijs over een gebied met gesteente kan ertoe leiden dat het gesteente wordt uitgehouwen tot een heuveltje dat een roche moutonnée wordt genoemd of sheepback-gesteente. Roches moutonnées kunnen langwerpig, rond en asymmetrisch van vorm zijn. Ze variëren in lengte van minder dan een meter tot enkele honderden meters lang. Roches moutonnées hebben een zachte helling aan hun bovengletsjerzijden en een steile tot verticale wand aan hun benedengletsjerzijden. De gletsjer schuurt de gladde helling aan de stroomopwaartse kant af terwijl deze langs stroomt, maar scheurt rotsfragmenten los en voert ze via plukken weg van de stroomafwaartse kant

Alluviale stratificatie

Naarmate het water dat uit de ablatiezone opstijgt zich van de gletsjer verwijdert, neemt het fijne geërodeerde sedimenten met zich mee.
Naarmate de snelheid van het water afneemt, neemt ook het vermogen om zwevende objecten te dragen af. Het water zet het sediment geleidelijk af terwijl het stroomt, waardoor een alluviale vlakte ontstaat. Wanneer dit fenomeen zich voordoet in een vallei, wordt het een valleitrein genoemd. Wanneer de afzetting zich in een estuarium bevindt, staan de sedimenten bekend als baaimodder. Uitwasvlaktes en valleitreinen gaan meestal gepaard met bassins die bekend staan als ketels. Dit zijn kleine meren die worden gevormd wanneer grote ijsblokken die in alluvium vastzitten smelten en met water gevulde depressies produceren. Keteldiameters variëren van 5 m tot 13 km, met diepten tot 45 meter. De meeste zijn cirkelvormig omdat de ijsblokken die ze vormden, rond werden toen ze smolten.

Gletsjerafzettingen

Wanneer de omvang van een gletsjer krimpt tot onder een kritisch punt, stopt de stroming en wordt de gletsjer stationair. Ondertussen laat smeltwater in en onder het ijs gelaagde alluviale afzettingen achter. Deze afzettingen, in de vorm van kolommen, terrassen en clusters, blijven achter nadat de gletsjer smelt en staan bekend als "glaciale afzettingen". Gletsjerafzettingen die de vorm aannemen van heuvels of heuvels worden kames genoemd. Sommige kames ontstaan wanneer smeltwater sedimenten afzet via openingen in het binnenste van het ijs. Andere worden geproduceerd door waaiers of delta's die zijn gecreëerd door smeltwater. Wanneer het gletsjerijs een vallei bezet, kan het terrassen of kames vormen langs de zijkanten van de vallei. Lange, kronkelige gletsjerafzettingen worden eskers genoemd. Eskers bestaan uit zand en grind dat is afgezet door smeltwaterstromen die door ijstunnels in of onder een gletsjer stroomden. Ze blijven bestaan nadat het ijs smelt, met hoogtes van meer dan 100 meter en lengtes tot wel 100 kilometer.

Landschap ontstaan door een terugtrekkende
gletsjer

Lössafzettingen

Zeer fijne gletsjersedimenten of gesteentemeel[65] worden vaak opgepikt door de wind die over het kale oppervlak waait en kunnen op grote afstanden van de oorspronkelijke fluviale afzettingslocatie worden afgezet. Deze eolische lössafzettingen kunnen erg diep zijn, zelfs honderden meters, zoals in gebieden in China en het Middenwesten van de Verenigde Staten. Katabatische winden kunnen belangrijk zijn in dit proces.

Terugtrekking van gletsjers door klimaatverandering

Gletsjers, die honderdduizenden jaren oud kunnen zijn, worden gebruikt om klimaatverandering over lange tijdsperioden te volgen. Onderzoekers smelten of verpulveren monsters van gletsjer-ijskernen waarvan de steeds diepere lagen respectievelijk eerdere tijden in de klimaatgeschiedenis van de aarde vertegenwoordigen. De onderzoekers passen verschillende instrumenten toe op de inhoud van de bellen die in de lagen van de kernen zijn opgesloten om veranderingen in de samenstelling van de atmosfeer te volgen. Temperaturen worden afgeleid uit verschillende relatieve concentraties van respectievelijke gassen, wat bevestigt dat de mondiale temperaturen gedurende ten minste de laatste miljoen jaar in verband zijn gebracht met de concentraties koolstofdioxide.

IJslagune Jökulsárlón aan de voet van de Vatnajökull-gletsjer, IJsland, 2023

Foto's van de South Cascade Glacier in Washington
uit 1928 tot 2003 tonen de recente snelle
terugtrekking van de gletsjer

Menselijke activiteiten in het industriële tijdperk hebben de concentratie van koolstofdioxide en andere warmtevasthoudende broeikasgassen in de lucht doen toenemen, wat de huidige opwarming van de aarde mede veroorzaakt.

De opwarming van de aarde creëert positieve feedbacklussen met gletsjers. Bijvoorbeeld, in de ijs-albedo-feedback, zorgen stijgende temperaturen ervoor dat gletsjers smelten, waardoor meer land- en zeeoppervlak van de aarde (dat donkerder is dan gletsjerijs) wordt blootgesteld, waardoor zonlicht het oppervlak kan opwarmen in plaats van terug de ruimte in te worden weerkaatst. Referentiegletsjers die door de World Glacier Monitoring Service worden gevolgd, verliezen elk jaar ijs sinds 1988. Een onderzoek dat de periode van 1995 tot 2022 onderzocht, toonde aan dat de stroomsnelheid van gletsjers in de Alpen in dezelfde mate versnelt en vertraagt, ondanks grote afstanden. Dit toont duidelijk aan dat hun snelheid wordt bepaald door de klimaatverandering.

De waterafvoer van smeltende gletsjers zorgt ervoor dat de zeespiegel wereldwijd stijgt, een fenomeen dat het IPCC een langzaam optredend fenomeen noemt. Gevolgen die ten minste gedeeltelijk aan de stijging van de zeespiegel kunnen worden toegeschreven, zijn bijvoorbeeld de aantasting van nederzettingen en infrastructuur aan de kust, existentiële bedreigingen voor kleine eilanden en laaggelegen kusten, het verlies van ecosystemen aan de kust en ecosysteemdiensten, verzilting van het grondwater en toenemende schade door tropische cyclonen, overstromingen, stormvloeden en bodemdaling.

Isostatische terugslag

Grote massa's, zoals ijskappen of gletsjers, kunnen de aardkorst in de mantel drukken. De depressie is meestal een derde van de dikte van de ijskap of gletsjer. Nadat de ijskap of gletsjer smelt, begint de mantel terug te stromen naar zijn oorspronkelijke positie, waardoor de korst weer omhoog wordt geduwd.
Deze postglaciale terugslag, die heel langzaam verloopt na het smelten van de ijskap of gletsjer, vindt momenteel in meetbare hoeveelheden plaats in Scandinavië en de regio van de Grote Meren in Noord-Amerika.

Een geomorfologisch kenmerk dat door hetzelfde proces op kleinere schaal is ontstaan, staat bekend als dilatatiebreuk.

Isostatische druk van een gletsjer op de aardkorst

Het treedt op wanneer eerder samengedrukt gesteente sneller in zijn oorspronkelijke vorm mag terugkeren dan kan worden gehandhaafd zonder breuk. Dit leidt tot een effect dat vergelijkbaar is met wat zou worden gezien als het gesteente door een grote hamer zou worden geraakt. Dilatatiebreuk kan worden waargenomen in recent ontgletsjerde delen van IJsland en Cumbria.

Bronnen: Wikipedia-nl, Wikipedia-en, Wikipedia-de

Categorieën: Klimaat en klimaatverandering I Weer en klimaat A tot Z