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Gletscher des Bossons, Mont Blanc, Chamonix, Frankreich. Verwenden von Fotometrie 1958 wurde untersucht, ob in diesem steilen Gletscher ein kinematischer Impuls auftrat.

Mittelteil der Mer-de-Glacé, Mont Blanc, Chamonix, Frankreich. Dieser Talgletscher zeigte eine Zunahme der durchschnittlichen Oberflächengeschwindigkeit des Eises von 125 auf 150 Meter pro Jahr, was auf eine kinematische Welle im Gange (1891-95) hinweist. Joseph Vallot nutzte mehrere Moränen über den Gletscher, um die durchschnittliche Oberflächengeschwindigkeit zu messen.

Die Lehren der Gletscherkinematik Im Rahmen des Mechanik studiert die Bewegung der kinematische Welle (Englisch: kinematische Welle), die in der subglazialen Entwässerungszone und über die Eisoberfläche eines Gletschers verlaufen kann.^[1] Biene Talgletscher mit temperiertes Gletschereis, wie wir in den gemäßigten Regionen Europas finden, erzeugt jeden Winter Winter eine Druckwelle^[2][3] und unter besonderen Umständen eine Impulswelle nach mehreren Wintern^[4], die aus dem hohe Berge in Richtung Tal gehen.

Eigenschaften

Die Impulswelle, die nach mehreren Wintern im Firnveld wird durch die plötzliche (Schock-)Freisetzung einer enormen Energiemenge verursacht, die mit einer Geschwindigkeit zwischen 3 . die Eisoberfläche des Gletschers hinunterläuft^[5] bis zu 5^[6] mal die durchschnittliche Oberflächengeschwindigkeit des Gletschereises pro Jahr und theoretisch bis zu 8^[7] Mahlzeit. Im Prinzip läuft die kinematische Welle bei einer Wellenlänge von 3 Kilometern und einem Höhenunterschied von bis zu 4 Metern mit einer gemessenen Geschwindigkeit von 800 Metern pro Jahr ohne Nettoverdrängung oder Massentransport des Eises (vallot, 1895, Lliboutry, 1958).^[8] Der Einfluss der kinematischen Welle auf jede Oberfläche nimmt mit der Tiefe ab. Die jeden Winter auftretende Druckwelle oder Saisonwelle würde sich im subglaziale Entwässerungszone des Gletschers mit der 20- bis 150-fachen Eisgeschwindigkeit (Finsterwalder, 1907).^[9]

Gehärtete Talgletscher

Im 20. Jahrhundert wurde aus der Feldforschung angenommen, dass sich die kinematische Impulswelle in temperierten Talgletschern über mehr als 12 Kilometer erstreckt. Diffusion wäre verschwunden, bevor es den Fuß des Gletschers erreichen und dort wachsen konnte. Bei mittelgroßen Gletschern mit einer Gesamtlänge von weniger als 12 Kilometern könnte die kinematische Welle nach einigen Jahren den Fuß des Gletschers erreichen und zu einer Ausdehnung des Gletschers im Tal auf Kosten der Eisdicke führen. Wo temperierte Talgletscher mit Aktiv Gletschereis für die notwendige vertikale Oberflächenbewegung zeichnen sich durch membrandünne Wasserschichten um Eiskristalle aus.

sehen Gletschereis für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Diffusion

Nach Nye beträgt die Geschwindigkeit, mit der sich eine kinematische Impulswelle ausbreitet, das 3- bis 5-fache der Oberflächengeschwindigkeit des Gletschereises. Jedoch wird nicht jede Welle aufgrund des Diffusionsphänomens (Van de Wal, Oerlemans) am Ende des Gletschers Akkretion zeigen. Je steiler der Gletscher, desto weniger Diffusion hat seinen Einfluss. Wenn der Diffusionseffekt gering ist, bewegt sich die Welle nach Nyes Ansicht. Die Diffusion als Phänomen ist umgekehrt proportional zur Neigung und kann in Gletschern mit geringer Neigung zum Aussterben einer kinematischen Welle führen. Andererseits schreitet die Diffusion der Welle voraus, so dass die Welle früher, aber abgeschwächt an der Gletscherspitze ankommt.

Klimaindikator

Wo die kinematische Welle durch die Eisoberfläche von a temperierter Talgletscher Die Eisdicke an der Stelle nimmt temporär zu und nimmt nach Durchlaufen der Welle wieder auf die normale Eisdicke ab. Dies unterscheidet die Impulswelle von der Druckwelle, bei der die Eisoberfläche fast statisch bleibt. Die Impulswelle könnte als schneller und früher Klimaindikator für Klimaänderungen oberhalb des Schneefirnlinie (ELA 2.800 Meter) mit dem Schmelzen der im Tal Gletschereis im Sommer (Nye, 1960). Aufgrund von Komplikationen im Gradienten des Mer-de-Glacé wurde die beobachtete Welle nie theoretisch erklärt, sondern nur im Feld in Form einer Verdickungslinie und in Form eines Buckels beobachtet und an der gemessen Mer-de-Glacé und Glacier-des-Bossons im Zeitraum 1891-95 und im Jahr 1958.

Reaktionszeit

Europäische Talgletscher haben eine kinematische Reaktionszeit auf eine Änderung der Akkumulation von 3 auf 11 Jahre mit den großen Aletschgletscher als Ausnahme. Der höhere Teil verhält sich einfach, aber der untere Teil in der Nähe des Gletscherfußes zeigt nicht nur eine relativ sofortige Reaktion, sondern auch eine verzögerte Reaktion aufgrund der Ankunft der kinematischen Impulswelle aus dem höheren Teil. Diese beiden Komponenten vermischen sich im unteren Teil und ergeben ein breites Wirkungsspektrum für Verhaltensvariationen (Nye, 1960).
Im Jahr 1979/80 Fritz Müller^[10] als Direktor der Commission Internationale des Glaciers das internationale Forschungsprogramm zur Gletscherkinematik von John F. Nye. Die von Nye umgeschriebene Forel-Richter-Theorie mit längeren Reaktionszeiten von Jahrzehnten statt von Jahren, wie die Praxis gezeigt hat, wäre problematisch.

sehen Gletscherdynamik für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Beispiel

Mer-de-Glacé im oberen Teil dynamisch auf mehrere Wellen auf dem Relief untersucht von James Forbes, 1859; beschrieben in einem ältesten Designkonzept von François-Alphonse Forel, 1881; im unteren Teil kinematisch auf einer Welle gemessen und untersucht durch Joseph Vallot, 1891-95-(1900), Mont Blanc, Chamonix

verließ es Vallot-Observatorium, 1890, mit dem nach rechts Vallot-Hütte auf 4.358 Metern Höhe. Das Akkumulationsgebiet von Glacier-des-Bossons, Mont Blanc, Chamonix

Für einen Gletscher mit einer Länge unter Gleichgewichtslinie ab 8 km, es Ablationsbereich, dauert es 10 aufeinanderfolgende Winterjahre für kinematisches Gletscherwachstum, mit voor Sammelgebiet einen Nettoüberschuss an Eis pro Jahr. Ein einziges Gap Year mit Eismangel im Massenbilanz die Impulsstärke vom Hochgebirge ins Tal durch Diffusion stark reduziert. Bei Talgletschern mit temperiertem Gletschereis wird es dann schwieriger, eine kinematische Impulswelle an der Eisoberfläche der Ablationsregion durch Messung von Geschwindigkeit, Beschleunigung und Dicke des Eises zu erkennen.

Bedarf

Sebastian Finsterwalder (1862-1951) aus den Forschungen an der Mer-de-Glacé (vallot, 1895) und aus eigener begrenzter Forschung an der Vernagtferner als Teil von einem Gletscherzyklus, dass es für einen wasserdichten Nachweis aufeinanderfolgende Winterjahre mit Zuwachs im Tal und mit Eisüberschuss im Firnfeld sein müssen, um die Rückkehr der kinematischen Welle zu verhindern. Auf dem Internationalen Geologiekongress in Paris (1900) sprach Edward Richter von dem quasi-klimatische Periodizität von Eduard Bruckner (nass, trocken) wünscht, dass das 20. Jahrhundert für die neue Gletscherforschung drei Eiszeiten (nass) oder Eiszeiten haben würde.^[11] Dies hätte in einem kälteren Trend (Hans Oerlemans, 2001, Shaun Marcotti, 2013)

Spezielle Umstände

Die kinematische Impulswelle, die sich über die Eisoberfläche des Gletschers ausbreitet, kann auch unter anderen als klimatischen Umständen entstehen, wie etwa bei Erdbeben (Sioux Glacier, 1965, Alaska) oder mit wechselnden geothermischen Flüssen in der Nähe von Vulkanen (Nisqually Glacier, 1962, Mount Rainier, Washington).^[12][13]

Eiszeit

Nach der Forschungsperiode 1880-1925 gab es in den 1970er und 1980er Jahren nur eine kalte Spitzenzeit, in der zahlreiche Gletscherschaukeln aber auch diese Periode war für die mittelgroßen Talgletscher zu schwach und zu diskontinuierlich, um den Ursprung der kinematischen Welle an der Oberfläche nachzuweisen. Darüber hinaus ist die Anforderung numerische Mathematik als wissenschaftliches Messinstrument noch unzureichend, aber in voller Entwicklung.

Forschung

In den 1980er und 1990er Jahren untersuchten die Niederländer beispielsweise die Gletscherkinematik und die Gletscherdynamik^[14] im Feld. Um die Existenz der kinematischen Impulswelle im Ablationsbereich von Gletschern nachzuweisen, wäre eine neue Eiszeit (nass) notwendig, da fast alle mittelgroßen Talgletscher weltweit anthropogen geschwächt (Kletter-ELA) und durch negative Eismasse verkürzt wurden balanciert. Negative Eismassenbilanzen, die durch eine Erwärmung von 0,66 °C pro 100 Jahre erklärt werden können (Oerlemans, 1994, 2001).^[15]Hans Oerlemans erhielt die Spinoza-Preis und war Hauptautor für die Zwischenstaatlicher Ausschuss für Klimaänderungen (IPCC).

Historischer Hintergrund

Joseph Vallot, 1892

Impulswelle

Die kinematische Wellenbewegung (Deutsche: Schwellungswellen) wird seit über 130 Jahren beobachtet. Zum Beispiel für die Feldforschung an der Mer-de-Glacé dass die Akkretionsperiode 1880-1895 für die Impulswelle stärker war als die von 1915-1925 und die der 1970er und 1980er Jahre.
Die älteste Designtheorie von Oberflächenverdickungswellen wurde von Weertman, 1958, und Nye, 1960 weiterentwickelt. Eine älteste Theorie, die auf bewegliche Buckel und Verdickungslinien mit einer lokalen Geschwindigkeit von etwa dem 5-fachen der Eisgeschwindigkeit zutrifft. Da dies im unteren Teil erstmals kinematisch vermessen und am Mer-de-Glacé von der Landvermesservallot, 1891-95-(1900)^[16]; hatte vorher die OzeanographFrançois-Alphonse Forel, 1881, beschrieb eine Ansicht von kinematischen Oberflächenwellen auf dem Relief, die Forbes, 1859, hatte nach der Kaskade erstmals eine Dynamik im oberen Teil des Mer-de-Glacé beobachtet.
Forbes schrieb, er habe auf der Gletscheroberfläche des Mer-de-Glacé Brunnen mit einer Länge von bis zu fünfzig Metern und mehreren Metern Tiefe beobachtet. Beim Gehen in Richtung Talgang kamen ältere zum Vorschein. Damit wurde das Phänomen eines wellenförmigen Reliefs im oberen Teil des Gletschers mit einer Reihe von beobachtbaren Brunnen erstmals von James Forbes beobachtet. Die Welle im oberen Teil des Gletschers ist nach ihm benannt.^[17]

Druckwelle

Die kinematische Welle, die im subglaziale Entwässerungszone bewegt, die Druckwelle (Deutsche: Druckwellen) oder Saisongolf (Englisch: saisonale Wellen), mit denen die Eisgeschwindigkeit gleichzeitig über die gesamte Gletscheroberfläche zunimmt, obwohl die Eisoberfläche fast statisch bleibt, wie zu Beginn des 20 Hinterreiseferner. Die saisonale Welle bewegt sich mit 20- bis 150-facher Eisgeschwindigkeit: dokumentiert am Hintereisferner von Blumcke und S. Finsterwalder, 1905; Deeley und Parr, 1914; Schimpp, 1958, R. Finsterwalder, 1961.

Gletschermechanik

Kinematik

Das Boussinesq-Gleichung für eine Kinematik Impulsbewegung, (1877):

${displaystyle { egin{aligned}{frac {partial mathbb {Q} }{partial t}},& ,u,{frac {partial mathbb {Q} }{partial x}},=,bend{aligned}}}$

In welchem:

Q = Volumenstrom

u = Geschwindigkeit der Welle

b = lokale Konstante

t = Zeit

x = Längskoordinate

Dynamik

Das Gesetz der Erhaltung der Eismasse für eine dynamische Massenbewegung:

${displaystyle { egin{aligned}{frac {partial ,S}{partial t}},& ,{frac {partial ,u,S}{partial x}},=,b,Wend{aligned}}}$

In welchem:

S = Querschnittsfläche

W = Breite der Gletscheroberfläche

u = vertikale mittlere Eisgeschwindigkeit für einen Querschnitt

b = jährliche spezifische Massenbilanz

t = Zeit

x = Längskoordinate