Około 10% powierzchni Ziemi zajmuje woda w stałym stanie skupienia w postaci lodowców i lądolodów oraz lodu znajdującego się pod powierzchnią Ziemi jako wieloletniej zmarzlina.

Lodowce i lądolody

Lodowce i stała pokrywa śnieżna stanowią podstawę zasobów lodowych hydrosferyHydrosferahydrosfery. Są też głównym źródłem wody słodkiej w hydrosferze. Szacuje się, że lodowce i lądolody gromadzą 24 mln km³ wody, co stanowi prawie 2% ogółu wód hydrosfery. W regionach wysokogórskich prawie wszystkich kontynentów (z wyjątkiem Australii) rozwinęły się znacznie mniejsze lodowce górskie – łącznie zajmując zaledwie 1,3% powierzchni zlodowaconej.

Lodowce dzielą się na:

• lądolody (lodowce kontynentalne) – ogromne pokrywy lodowe przemieszczające się we wszystkich kierunkach (np. na Antarktydzie, Grenlandii),

• lodowce górskie – występujące w górach masy lodu, których ruch jest uwarunkowany przebiegiem dolin.

Lądolody pokrywają prawie całą Antarktydę i Grenlandię i znaczne obszary na wyspach Arktyki. Oba te lądolody mają podobny „bochenkowaty” kształt. Największa ilość śniegu zbiera się w centralnej części lądolodu, boki natomiast „płyną”, dzięki czemu tarcza lodowa uzyskuje specyficzny kształt. Grubość lądolodów jest tak duża, że pokrywają one nawet wysokie obszary gór. W wielu miejscach ostre i skaliste szczyty – tzw. nunataki – wystają ponad powierzchnię lodu.

Granica wiecznego śniegu

Aby powstał śnieg, w chmurze para wodna musi zmienić swój stan skupienia, tworząc kryształy lodu. Następnie dochodzi do opadu tych kryształów na Ziemię. Są miejsca na kuli ziemskiej, gdzie pokrywa śnieżna zalega kilka lat bez względu na warunki atmosferyczne. Występują też miejsca, gdzie śnieg utrzymuje się tylko na konkretnych wysokościach. Wpływ ma na to klimat danego obszaru. Miejsca, gdzie przy danej wysokości śnieg utrzymuje się nawet kilka lat, warunkuje granica wieloletniego śniegu, zwana również granicą wiecznego śniegu lub linią wiecznego śniegu. Granica ta informuje nas o wysokości nad poziomem morza, na jakiej w danym miejscu przybywa więcej śniegu, niż topnieje w bilansie rocznym. Przebieg tej granicy w różnych szerokościach geograficznych zależny jest od różnych czynników.

Zależności położenia granicy wiecznego śniegu:

• średnia temperatura lata,

• ilość opadów atmosferycznych,

• warunki pogodowe,

• rzeźba terenu,

• nachylenie stoku,

• ekspozycja stoku.

Wysokość przebiegu granicy wiecznego śniegu najniższa jest na biegunach, gdzie warunki atmosferyczne sprzyjają gromadzeniu się śniegu. Na Grenlandii i Antarktydzie przebiega ona na poziomie morza. Z kolei na przykład na Islandii granica wieloletniego śniegu przebiega na wysokości około 1200 m n.p.m., natomiast w Alpach już około 3000 m n.p.m., a Himalajach – od 4500 m n.p.m. Wysokość przebiegu granicy wiecznego śniegu zwiększa się ku zwrotnikom, gdzie jest największa i wynosi około 5000 do 6000 m n.p.m. Na równiku wysokość wieloletniej granicy śniegu zmniejsza się ze względu na intensywność opadów do około 5000 m n.p.m.

R1MnCJGTtTsiM

Schemat położenia granicy wieloletniego śniegu w zależności od szerokości geograficznej. Na osi współrzędnych oś x oznacza szerokość geograficzną. Rozpoczyna się od 90 stopni, kolejno oznaczono na niej koło podbiegunowe - 66 stopnie 34 minuty, dalej 23 stopnie 26 minut – Zwrotnik Raka, 90 stopni – Równik, 23 stopnie 26 minut – Zwrotnik Koziorożca, dalej koło podbiegunowe - 66 stopnie 34 minuty i na końcu znów 90 stopni. Na osi y oznaczono metry nad poziomem morza – od 0 przez 2000, 4000, aż do 6000 m nad poziomem morza. Linia wykresu zaczyna się na osi x tuż za jej stykiem z osią y, tuż przed zaznaczonym kołem podbiegunowym. Biegnie pionowo w górę aż do 6000 m nad poziomem morza na osi y, a na osi x punkt najwyższy ma tuż przed Zwrotnikiem Raka. Od tego miejsca zaczyna łagodnie spadać aż do 4000 m nad poziomem morza na osi y i do równika oznaczonego na osi x. Z tego miejsca zaczyna się znów lekko wznosić aż do wysokości około 5000 m nad poziomem morza na osi y, a na osi x do miejsca tuż za Zwrotnikiem Koziorożca. Od tego momentu gwałtownie spada w dół aż do osi x do punktu oznaczonego jako koło podbiegunowe.

Powstawanie lodu lodowcowego

Powstawanie lodu lodowcowego przebiega w kilku etapach.

1. Śnieg spada w postaci puchu. 90% jego objętości stanowi powietrze.

2. Kryształki śniegu pod wpływem działania promieni słonecznych, wiatru, deszczu, nadtapiają się i zamarzają na przemian. Mniejsze kryształki szybciej topnieją, dlatego przy ponownym zamarzaniu woda krystalizuje się wokół niestopionych kryształków, tworząc ziarna o grubości około 1 mm, nazywane firnemfirnfirnem.

3. Nowe warstwy świeżego śniegu wywierają coraz większe ciśnienie na warstwy stare, wyciskając z nich powietrze. Poszczególne ziarna firnu, nadtapiając się i zamarzając, powiększają swoją objętość i tworzą białą masę, zwaną lodem firnowymlód firnowylodem firnowym. Większe ziarna spojone są w tym lodzie drobnoziarnistym cementem lodowym.

4. Lód lodowcowy powstaje na głębokości kilkudziesięciu metrów z przeobrażenia lodu firnowego. Lód lodowcowy jest utworem gruboziarnistym, złożonym z ziaren o wymiarach 10–50 mm. Ich wielkość wynika z zupełnego stopienia się mniejszych kryształów i przymarzania wody do większych kryształów. Wskutek tego lód lodowcowy jest pozbawiony cementu lodowego.

Ocenia się, że z warstwy świeżego śniegu o miąższości 15 metrów powstaje warstwa lodu lodowcowego o grubości zaledwie 1 mm. Czas tego przeobrażenia jest bardzo zróżnicowany: od zaledwie 3–5 lat w niektórych lodowcach Alaski aż po ponad 100 lat na północy Grenlandii.

RlnqeefkNV6GW

Schemat przedstawia zmiany właściwości śniegu i lodu w procesie przekształcenia się w lód lodowcowy. Znajdują się na nim cztery obrazki położone jeden koło drugiego. Począwszy od lewej na pierwszym z nich widoczna jest dolina, w której leży warstwa śniegu. Na drugim obrazku w dolinie pod warstwą śniegu znajduje się warstwa firnu. Na trzecim obrazku w tej samej dolinie pod śniegiem i firnem wytworzył się lód firnowy, a na czwartym obrazku pod warstwą śniegu, firnu, lodu firnowego znajduje się warstwa lodu lodowcowego. Pod spodem na schemacie znajdują się wykresy symbolizujące gęstość, ciężar, zawartość powietrza i grubość warstwy. Gęstość wyrażona jest w gramach na centymetr sześcienny i począwszy od śniegu zaczyna się na wartości 0,004 i stopniowo wzrasta pod obrazkami aż do wartości 0,94 w przypadku obrazka pokazującego śnieg, firn, lód firnowy i lód lodowcowy. Ciężar wyrażony metrach sześciennych rozpoczyna się od 85 kilogramów w przypadku obrazka symbolizującego śnieg i wzrasta stopniowo aż ostatniego obrazka, gdzie znajduje się śnieg, firn, lód firnowy i lód lodowcowy do wartości 900 kg. Zawartość powietrza przy obrazku przedstawiającym śnieg wynosi 90% i maleje do 10% aż do obrazka ze śniegiem, firnem i lodem firnowym i lodem lodowcowym. Grubość warstwy śniegu przy pierwszym obrazku wynosi 30 m i spada stopniowo aż do ostatniego obrazka, gdzie wynosi 2 mm.

Lodowce górskie

Lodowce to wielkie nagromadzenie lodu lodowcowego istniejącego przez dłuższy czas, które powstało w wyniku przeobrażenia się śniegu zalegającego powyżej granicy wieloletniego śniegu i poruszające się powoli pod wpływem własnego ciężaru.

Lodowce górskie mogą powstać, gdy:

• przez długi czas panuje temperatura poniżej 0°C;

• występują znaczne opady śniegu, gradu, krupy lub marznącej mżawki, których dostawa przewyższa tempo topnienia;

• istnieje pole firnowe, czyli miejsce akumulacji śniegu i jego przeobrażania w lód lodowcowy;

Budowa lodowca górskiego

Typowy lodowiec górski składa się z dwóch części: pola firnowego i jęzora lodowcowego, rozdzielonych granicą wieloletniego śniegu.

RWfZkYxfNSAFZ

Widoczny jest schemat budowy lodowca górskiego. Lodowiec zaczyna się w miejscu wgłębienia, gdzie znajduje się grubsza warstwa lodu podpisana jako pole firnowe. Następnie w miejscu gdzie występuje spadek lód staje się bardziej cienki - to jęzor lodowca. Lodowiec kończy się w dolnej części stoku.

RNV3CgfTA4qIL

Schemat lodowca górskiego. Na ilustracji są góry pokryte śniegiem. Z gór w dół spływa lodowiec. Jego dolna część to jęzor lodowca. Nieco poniżej szczytów górskich czerwoną poziomą linią zaznaczono granicę wieloletniego śniegu. Powyżej niej są pola firnowe. Pod górskimi szczytami zaznaczono w glebie warstwę firnu, a pod nią lodu lodowcowego.

Pole firnowe znajduje się powyżej granicy wieloletniego śniegu – jest obszarem, na którym następuje zasilanie w świeże masy śniegu, podlegające z czasem przekształceniu w lód lodowcowy. Jest to obszar akumulacji.

Nadmiar lodu wytwarzającego się na polu firnowym pod wpływem ciśnienia z nagromadzonego śniegu,  prowadzi do jego przedostawania się poza próg skalny w postaci jęzorów lodowcowych. Spływając dolinami, jęzory rzeźbią podłoże, a po przekroczeniu linii wieloletniego śniegu ulegają ablacjiablacja lodowcaablacji (topnieniu), dając początek rzekom (zob. np. Ren, Rodan, Ganges, Brahmaputra, Jangcy).

Porównanie wielkości obu procesów (akumulacji i ablacji) pozwala określić bilans lodowca, który może być dodatni (akumulacja większa od ablacji) lub ujemny (przeważa ablacja). Może on być także zerowy przy tym samym natężeniu obu procesów. W przypadku takiej równowagi położenie czoła lodowca się nie zmieni – lodowiec będzie w fazie stagnacji. Przy bilansie dodatnim czoło lodowca będzie wędrować do przodu – można powiedzieć, że lodowiec będzie w stanie transgresji. Przy bilansie ujemnym – czoło lodowca będzie się cofać i będzie to stan recesji lodowca (regresja).

RMN4J2NzrXue2

Zdjęcie przedstawia szeroki jęzor lodowca w górach na Grenlandii. Jęzor przypomina ogromną lodową rzekę, która wyżłobiła koryto. Cały teren jest górzysty, pokryty śniegiem.

Ruchy lodowca górskiego

Lodowiec jest w ciągłym ruchu. Jego prędkość jest różna nawet w poszczególnych częściach tego samego lodowca, zależy m.in. od typu lodowca, regionu, w którym występuje. Lodowce górskie, dolinne, przemieszczają się dość szybko, z prędkością od kilkudziesięciu do kilkuset m/rok. Jęzory lodowców wysuwające się z lądolodu Grenlandii osiągają prędkość maksymalnie nawet do 8‑10 km/rok. Czasem prędkość lodowców wynosi nawet 100 metrów na dobę (niektóre lodowce w górach Pamiru).

Ruch lodowca może następować w różny sposób. Teoria ślizgowa przyjmuje założenie, że lodowiec może ześlizgiwać się po nachylonym podłożu. Może także zachodzić tzw. płynięcie plastyczne. Polega ono na przemieszczaniu się poszczególnych cząstek lodu w wyniku pewnego ciśnienia. Lód pod wpływem ciśnienia zachowuje się jak ciało plastyczne (np. jak wosk). Wymieniana jest też np. teoria translacyjna – zakłada proces przesuwania się lodowych blaszek (z których zbudowane są kryształy lodowca) lub całych kryształów względem siebie w płaszczyźnie poziomej. Ruchowi lodowca sprzyja w dużym stopniu występowanie wody na kontakcie spągu lodowcaspąg lodowcaspągu lodowca ze skalnym podłożem.

Uwzględniając różne tempo ruchu lodowca i zróżnicowanie podłoża, po którym się porusza, można przewidywać, że podczas takiego ruchu na powierzchni i w jego wnętrzu dochodzi do różnych pęknięć – powstają szczeliny lodowe.

R11NHTAGOOFX2

Widoczny jest schemat budowy lodowca górskiego. Lodowiec zaczyna się w miejscu wgłębienia, gdzie znajduje się grubsza warstwa lodu podpisana jako pole firnowe. Następnie w miejscu gdzie występuje spadek lód staje się bardziej cienki - to jęzor lodowca. Na jęzorze występują pionowe wgłębienia, czyli szczeliny. Lodowiec kończy się w dolnej części stoku. Miejsce gdzie się rozpoczyna to czoło lodowca. Z kolei pionowa ściana lodowca w miejscu gdzie się on kończy to jego brama.

R17wCgtPw1aI8

Na rysunku widoczny przekrój podłużny i poprzeczny lodowca. Przekrój podłużny przedstawia lodowiec z perspektywy bocznej. W przekroju podłużnym doskonale widać kształt lodowca. Na górze ma kształt półokrągły, na dole cieńszy i zaostrzony w miejscu spadku po stoku. Patrząc od góry widoczne jest pole firnowe oraz cieńsza część znajdująca się niżej, czyli jęzor lodowcowy. Pomiędzy jęzorem a polem firnowym widoczne są poprzeczne szczeliny, czyli niewielkie wgłębienia w lodowcu. Od miejsca gdzie znajduje się pole firnowe jest linia. Jest ona poprowadzona do rysunku, który szczegółowiej przedstawia pole firnowe. Rysunek ten przedstawia zaokrągloną grubszą warstwę lodu. Od niego odchodzi cieńszy odcinek lodu. Po nim od strony pola firnowego są strzałki, które oznaczają kierunek ruchu lodowca w dół. Kolejne obrazki schematu przedstawiają przekroje poprzeczne lodowca. Pierwszy przekrój przedstawia szerokie i płytkie zagłębienie, a wokół niego dwa wzniesienia. W zagłębieniu jest cienka warstwa lodowca ze szczelinami podłużnymi i skośnymi. Drugi obrazek przedstawia głęboką i cienkie zagłębienie i dwa wzniesienia po bokach wypełnione masą lodowca.

Typy lodowców górskich

Lodowce górskie, w zależności od ukształtowania powierzchni terenu oraz od ilości opadów, przyjmują odmienne kształty i mają różne rozmiary. Na tej podstawie wyróżnia się następujące typy lodowców górskich:

• alpejski - lodowiec górski; ma jedno duże pole firnowe i jeden długi jęzor lodowcowy. Ten typ występuje w Alpach (Grosser Aletschgletscher, Mer de Glace), Andach, Kaukazie, Nowej Zelandii oraz Alasce;

  RNOoe38DMd8of

  Ilustracja przedstawia lodowiec typu alpejskiego. Jest podłużny, w górnej części zaznaczono pole firnowe, w dolnej jest nieco węższy od pola firnowego długi jęzor lodowcowy.

  

• himalajski - ma wiele pól firnowych i wiele wypływających z nich jęzorów, które mogą się łączyć i rozłączać. Ten typ lodowca górskiego występuje w Himalajach, Karakorum, Pamirze, Alasce (Lodowiec Beringa);

  RcqLdgxOxBwGb

  Ilustracja przedstawia lodowiec typu himalajskiego. Lodowiec ma rozgałęzienia. W górnej części rozgałęzień są pola firnowe, od pól firnowych poprowadzono strzałki w dół w kierunku jęzora lodowcowego.

  

• piedmontowy - powstaje na przedpolu gór w wyniku połączenia kilku jęzorów lodowcowych wypływających z odrębnych pól firnowych. Ten typ występuje w Alasce (Stewarta, Agassiza, Libbeya, Tyndalla, Gujot‑Malaspina), Grenlandii (Elephant Foot Glacier);

  Rr3H8VN8zeUfP

  Ilustracja przedstawia lodowiec typu piedmontowego. Tworzy go rozległa pokrywa lodowa na przedpolu masywu górskiego. Pokrywa utworzona jest w wyniku połączenia się jęzorów lodowców wypływających z odrębnych pól firnowych.

  

• fieldowy (norweski) - ma kształt rozległego pola firnowego ze spływającymi od niego, szerokimi, ale stosunkowo krótkimi jęzorami. Tworzy się na rozległych, płaskich wierzchowinach. Lodowce tego typu występują na wyspach Arktyki, w Islandii, na Svalbardzie, Ziemi Baffina, w Norwegii, Patagonii, Górach Skandynawskich.

RzHlnJ94SGeSi

Ilustracja przedstawia norweski typ lodowca. Lodowiec ma kształt zbliżony do owalu z krótkimi jęzorami lodowcowymi na obrzeżach. Przypomina czaszę.

Rozmieszczenie lodowców górskich na Ziemi

Największe lodowce górskie na Ziemi znajdują się w Alasce. Powierzchnia Lodowca Beringa wynosi ok. 5 175 km² (długość ponad 190 km), a Lodowca Malaspina 2 200 km² (długość 113 km). Największym europejskim lodowcem górskim jest norweski lodowiec Jostedalsbreen, który pokrywa 487 km² powierzchni. Istotny jest również Aletsch w Alpach Berneńskich, o powierzchni 87 km² i długości ok. 25 km. Do lodowców górskich posiadających najdłuższe jęzory należą ponadto: Lodowiec Fedczenki w Pamirze (ponad 70 km długości) oraz Siachen w Karakorum (ok. 75 km).

R1GL29EH514TA

Na zdjęciu widoczny jest lodowiec Aletsch w Alpach. Znajduje się on pomiędzy skalnymi wzniesieniami górskimi. Szeroka pokrywa lodowa ciągnie się między górami niczym droga. Nie jest zbyt stroma, chociaż widać lekki spadek. Wzniesienia po bokach lodowców są częściowo pokryte śniegiem i odłamkami skał.

Ponadto w Azji największą powierzchnię zajmują lodowce górskie położone w Himalajach (33 tys. km²). Ich rozprzestrzenieniu sprzyja duża wysokość bezwzględna tych gór oraz intensywne opady atmosferyczne w monsunowym klimacie. Znaczną powierzchnię zajmują w Karakorum, Kunlun, Pamirze, na Wyżynie Tybetańskiej oraz w Hindukuszu i Kaukazie.

Położenie Afryki w gorących okołorównikowych i zwrotnikowych szerokościach geograficznych spowodowało, że praktycznie brak tu lodowców górskich. Jedyne, niewielkie powierzchnie znajdują się na trzech szczytach o wysokościach przekraczających 5000 m n.p.m. w pobliżu równika: Ruwenzori, Kenia i Kilimandżaro.

RVFkvB8kxAij1

Na zdjęciu widoczna jest pokrywa lodowa na górze Kenia. Góra ma budowę skalistą, ostre szczyty i niejednolitą powierzchnię. Na tej powierzchni zbierają się niewielkie fragmenty lodu.

Współczesne obszary zlodowacone w Ameryce Południowej znajdują się wyłącznie w Andach, zwłaszcza w ich południowej części. Znajduje się tu m.in. Lądolód Patagoński Południowy o powierzchni 24 tys. km². W północnej części gór lodowce występują na szczytach o wysokościach przekraczających 4500–5000 m n.p.m., np.: Cotopaxi, Chimborazo. W środkowej części Andów brak jest zlodowaceń mimo dużych wysokości bezwzględnych, ale granica wieloletniego śniegu osiąga tu najwyższe położenie na kuli ziemskiej (6750 m n.p.m.).

R1JRU7PEA8T8T

Zdjęcie przedstawia lodowiec górski w Andach Argentyńskich. Znajduje się u podnóży szczytu górskiego. Ze zbocza dochodzi do jego głównej części jęzor lodowy, który znajduje się pomiędzy dwoma wzniesieniami, jednym ostrzejszym, a drugim łagodniejszym. Lodowiec ma postać złączonych ze sobą pionowych, białobłękitnych kawałków lodu. Góra na drugim planie pokryta jest częściowo śniegiem.

Lądolody

Lądolody (lodowce kontynentalne) pokrywają współcześnie Antarktydę i Grenlandię Lądolód grenlandzki posiada powierzchnię 1,7 mln kmIndeks górny 2² i pokrywa ok. 80% powierzchni Grenlandii, będąc drugą pod względem powierzchni pokrywą lodową na świecie. Czapa lodowa posiada długość ok. 2400 km oraz szerokość 1100 km. Wysokość pokrywy lodowej to 20135 m, miąższość wynosi zaś średnio 2 km, natomiast w najgrubszym miejscu osiąga ponad 3 km. Lądolód grenlandzki po stopieniu przyczyniłby się do podniesienia poziomu wód o 7,2 m. Najniższe średnie temperatury w ciągu roku sięgają -31˚C.

RzdHU1qryHvN6

Mapa przedstawia lądolód grenlandzki mający kształt odwróconego trójkąta. Powierzchnia lądolodu jest przedstawiona jako plama o nieregularnym kształcie. Z kolei morze Baffina i ocean oznaczono kolorem niebieskim. W centralnej części mapy znajduje się największa wyspa. Wokół niej są mniejsze okoliczne wyspy.

Lądolód antarktyczny posiada powierzchnię 14 mln kmIndeks górny 2², co czyni go największą pokrywą lodową na świecie. Antarktyda, będąca piątym pod względem powierzchni kontynentem na świecie, w 98% pokryta jest lodem o średniej grubości 1,9 km. Antarktyda jest uznawana za obszar pustynny, z opadami do 200 mm w skali roku. Kontynent ten nie jest zamieszkiwany przez człowieka (z wyjątkiem osób przebywających na stacjach badawczych, których liczebność wynosi 1000 do ponad 4000 osób), gdyż na jego terenie temperatura powietrza dochodzi do -90˚C.

R1cyeYJwIzx2A

Widoczne jest zdjęcie satelitarne lądolodu antarktycznego. Jest on zbudowany z lodu, dlatego ma kolor biały. Przedstawiono go jako plamę o nieregularnym kształcie. Otacza ją powierzchnia oceanu. Jest ona w kolorze ciemnoniebieskim. Na lądolodzie widoczne są liczne niewielkie plamy - to różne formy ukształtowania powierzchni na lądolodzie.

Granica wiecznego śniegu na Antarktydzie przebiega na poziomie morza. Granica wiecznego śniegu na Grenlandii przebiega na wysokości ok. 200 m n.p.m. i dochodzi do ok. 1000 m n.p.m. w części południowej, dlatego też nawet w chłodniejszej północnej części znaczne obszary wyżynne i górskie pozbawione są lodu.

Oba lądolody łączy zbliżony bochenkowaty kształt. Największa ilość śniegu zbiera się w centralnej części lądolodu, boki natomiast „płyną”, dzięki czemu tarcza lodowa uzyskuje specyficzny kształt. Grubość lądolodów jest tak duża, że pokrywają one nawet wysokie obszary gór. W wielu miejscach nunatakinunatakinunataki wystają ponad powierzchnię lodu.

Na granicy lądu i morza ruch lądolodów sprzyja powstawaniu lodowców szelfowych. Są to płyty lodowe spływające ku morzom i oceanom, które następnie dryfują po wodzie. Lodowce szelfowe zakończone są często barierą lodową (stromą ścianą lodową). Największymi na świecie są Lodowiec Szelfowy Rossa oraz Lodowiec Szelfowy Ronne-Filchnera znajdujące się na Antarktydzie.  Oderwane fragmenty lodowców szelfowych pływające po morzach i oceanach nazywane są górami lodowymi. Powstają w procesie cielenia się lodowców, czyli odrywania się fragmentów lodu.  Zarówno tempo, jak i przebieg tego zjawiska zależne jest od wielu czynników. W większości przypadków proces ten zachodzi w wyniku kontaktu  z wodą w wyniku utraty masy lądolodu.  Na otwartym morzu w odpowiednio zimnym klimacie powstaje pak lodowy. Są to kry lodowe różnej wielkości oderwane od lodu przybrzeżnego lub krystalizujące na otwartym morzu.

R1ZFLDfzYvR04

Poklatkowa animacja pokazująca moment cielenia lodowca. Na pierwszym planie widoczny jest zbiornik wodny, na drugim planie lodowiec. Ma stromą ścianę prostopadłą do powierzchni wody. W animacji jest ujęty moment, kiedy część ściany lodowca odrywa się od niego, następnie spada pionowo w dół i uderza w taflę wody.

RRQG68VXJK6MO

Ilustracja przedstawia formy powstałe w wyniku cielenia się lodowca szelfowego. Po lewej stronie ilustracji jest lodowiec, po prawej woda, w której pływają kawałki lodu. Lodowiec szelfowy - jego brzeżna część unosi się na powierzchni wody, a podstawa jest zanurzona. Na czole lodowca dochodzi do odłamywania się jego fragmentów - to cielenie się lodowca. Odłamane od lodowca fragmenty pływają w wodzie - to góry lodowe. Ich wierzchołki są na powierzchni wody, a pozostała część jest zanurzona w wodzie. Na powierzchni wody unosi się także pak lodowy - to kawałki lodu.

Czynniki wpływające na przebieg cielenia się lodowców:

• prędkość zsuwania się lodu,

• warunki hydrologicze,

• stopień równowagi hydrostatycznej brzegu,

• głębokość akwenu,

• falowanie,

• rodzaj lodowca.

Przyczyny i skutki topnienia lodowców i lądolodów

Jako główną przyczynę topnienia lodowców podaje się globalne ocieplenie. IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) w swoich raportach podaje, że temperatura na Antarktyce w ostatnim stuleciu była dwukrotnie wyższa niż średnia wzrostu dla świata. Oprócz zmian temperatury wyróżnia się kilka czynników wpływających na topnienie lodowców.

Pozostałe przyczyny topnienia lodowców:

• wahania promieniowania słonecznego (aktywność Słońca, np. określana przez wskaźnik liczby plam słonecznych);

• zmiany parametrów orbity ruchu Ziemi wokół Słońca (w skali czasowej dziesiątek tysięcy lat, a więc bez znaczenia dla obecnego ocieplenia);

• oscylacje oceaniczne, tzn. proces quasi-okresowych wahań procesów wymiany ciepła między atmosferą a oceanem (np. ENSO – El Niño Southern Oscillation, NAO – North Atlantic Oscillation, AMO – Atlantic Multidecadal Oscillation i in.);

• zmiany składu ziemskiej atmosfery głównie spowodowane przez działalność człowieka (gazy cieplarniane – para wodna, dwutlenek węgla, metan, podtlenek azotu; pyły; aerozole);

• zmiany właściwości powierzchni Ziemi związane z działalnością człowieka (współczynnik odbicia, retencja wodna, przepuszczalność powierzchni, użytkowanie terenu, roślinność).

Z badań IPCC wynika, że w porównaniu do czynników naturalnych, czyli erupcji wulkanów oraz zmian zachodzących w atmosferze Słońca, to działalność człowieka najbardziej wpływa na zmiany klimatu. Dowodem na to jest zwiększająca się ilość gazów cieplarnianych w atmosferze, co wiąże się z okresem industrialnym. Uwzględniając średnią temperaturę powietrza w latach 1860‑1900, oszacowano, że aktualna średnia temperatura wzrosła od tamtego czasu o 0,75 °C.

RFHH9T13O39C5

Wykres zależności anomalii temperatury w latach 1860‑2000. Na osi Y są wartości temperatury od -0,6 do 0,6 stopnia. Na wykresie są dwie krzywe z licznymi wahaniami. Jedna krzywa dotyczy średniej rocznej, druga średniej pięcioletniej. Krzywa średniej pięcioletniej biegnie na krzywej średniej rocznej. Do roku 1980 wartości temperatury z niewielkimi odchyleniami są poniżej zera. Od roku 1980 do 2000 krzywe biegną powyżej zera stopni aż do prawie 0,6 stopnia Celsjusza. Najniższą wartością na krzywej średniej rocznej jest -0,6 stopnia w 1860 roku.

Topnienie lodowców górskich od połowy XIX wieku wpływa na:

• dostępność świeżej wody do nawadniania i użytku domowego

W lodowcach uwięzione są zasoby słodkiej wody umożliwiającej przeżycie człowiekowi. Topnienie lodowców uwalnia zasoby słodkiej wody np. do otaczających góry lodowe słonych oceanów, pomniejszając w ten sposób zapasy ludzkości.

• rekreację w górach

Topniejące lodowce górskie zmniejszają bioróżnorodność w górach. Topnienie kriosfery zamyka  wiele szlaków i nieodwracalnie zmienia krajobraz gór. Przykładem takich obszarów mogą być górski lodowiec Muir, który stał się flagowym przykładem zmian klimatycznych, a także lodowiec Columbia.

Zdjęcia satelitarne lodowców - galeria zdjęć

R8H3eD4sVkDUg

Zdjęcie satelitarne przedstawia zasięg górskiego lodowca. W dolnej połowie zdjęcia jęzor lodowca znajduje się w terenie zaznaczonym na zielono.

R1dvzsnbEqSSH

Zdjęcie satelitarne przedstawia zasięg górskiego lodowca. Lodowiec znacznie się cofnął. Jest tylko w górnej połowie zdjęcia. Brak lodu odsłonił część terenu po lewej i prawej stronie jęzora lodowca.

• zwierzęta i rośliny

Oprócz wpływu na zmieniający się wygląd gór, topnienie wpływa również na obszary podgórskie. Topniejące lodowce w konsekwencji pozostawiają po sobie niestabilne zbocza i osuwiska, mokry topniejący śnieg zwiększa swoją masę i częściej osuwa się w postaci lawin. Ponadto spływająca z gór woda jest przyczyną podtopień i powodzi, które niszczą pogórskie miejscowości.

• poziom oceanów

Topniejący lód podnosi poziom oceanów. Jest to ogromne zagrożenie dla człowieka. Obszarami zalewowymi są głównie tereny nadmorskie. Mapa poniżej ukazuje zmiany zachodzące w Europie, gdyby poziom wody podniósł się o 50 m.

• osadnictwo w Arktyce

Topnienie lodowców może drastycznie wpłynąć na życie rdzennych ludów zamieszkujących tereny arktyczne, takich jak Inuici. Zmiany te mogą prowadzić do utraty tradycyjnych terenów łowieckich i rybackich, destabilizacji ekosystemów oraz trudności w dostosowaniu się do nowego środowiska. Zanik lodu wpływa również na kulturę, sposób życia i bezpieczeństwo, zmuszając wiele społeczności do zmiany swojej wielowiekowej działalności i stylu życia.

RNXFJXRDGVK1B

Na mapie w postaci kropek zaznaczono osadnictwo w Arktyce. Zaludnione są następujące obszary: zachodnie wybrzeże Grenlandii (liczne kropki), północne wybrzeże Islandii (liczne kropki), północne wybrzeże Skandynawii (w dwóch miejscach liczba mieszkańców wynosi powyżej 50 000). Pojedyczne kropki są wzdłuż wybrzeża Federacji Rosyjskiej , wzdłuż wybrzeża Alaski i Kanady.

Ciekawostka

Arktyka, choć na pozór surowa i niegościnna, jest domem dla wielu rdzennych ludów, które przystosowały się do życia w tym wymagającym środowisku.

Inuici– grupa rdzennych ludów obszarów arktycznych i subarktycznych licząca ok. 120 000 osób. Zamieszkuje północne wybrzeża Ameryki Północnej od Zatoki Św. Wawrzyńca po Alaskę, północno‑wschodni skraj Syberii oraz południowe wybrzeża Grenlandii.

RGZs6vbrxDtlF

Zdjęcie przedstawia dwie kobiety- Inuitki. Ubrane są w futra z fok - furta mają brązowo-białe wzory. Poza tym ubrane są w spodnie oraz adidasy. Kobieta po prawej stronie trzyma ma plecach kilkuletniego chłopca. Wszyscy mają skośne oczy i proste, ciemne włosy. Stoją na ścieżce z kamieni. W tle leży śnieg.

Aleuci – rdzenni mieszkańcy Wysp Komandorskich i Aleutów oraz zachodniej części półwyspu Alaska.

Atapaskowie – jedna z grup Indian Ameryki Północnej, zamieszkująca zachodnią Kanadę i środkową Alaskę (plemiona Dogrib , Koyukon , Chipewyan ).

Saamowie (Lapończycy) – lud zamieszkujący głównie Laponię, krainę historyczno‑geograficzną w Europie Północnej obejmującą północne krańce Norwegii, Finlandii, Rosji oraz Szwecji. Uważa się, że Saamowie są potomkami pierwotnych mieszkańców Skandynawii.

R1GDUP72cKhSC

Zdjęcie przedstawia starszego mężczyznę ubranego w strój ludowy. Na głowie ma wysoką czapkę, z trzema rogami. Przypomina czapkę stańczyka. Czapka jest granatowa z czerwonym obwodem w miejscu nasadzenia na głowę. Następnie mężczyzna ma granatową bluzę z czerwonymi dodatkami. Materiał, z którego wykonano czapkę i bluzę, przypomina polar. Mężczyzna stoi obok renifera. Renifer ma krótkie, aksamitne poroże, jasną sierść. Teren porasta trawa. Gdzieniegdzie jest drewniane ogrodzenie. W oddali jest wzniesienie o łagodnym wierzchołku.

Nieńcy (Samojedzi) – jeden z ludów samodyjskich zamieszkujący tundrową część Rosji od obwodu archangielskiego do półwyspu Tajmyr.

Czukcze – rdzenny lud syberyjski zamieszkujący Czukotkę, częściowo Jakucję i Kraj Kamczacki.

• dostępność szlaków morskich

Rozmarzanie pokrywy lodowej może otworzyć nowe szlaki morskie, szczególnie w regionach arktycznych, takich jak Przejście Północno‑Zachodnie i Północna Droga Morska. Mniej lodu oznacza, że te obszary stają się łatwiejsze do żeglugi, co skraca czas transportu między kontynentami. Jednak te zmiany mogą wiązać się z ryzykiem dla środowiska i wymagać nowych strategii żeglugowych.

• dostępność surowców naturalnych

Topnienie lodowców może odsłonić wcześniej niedostępne obszary bogate w surowce naturalne, takie jak ropa naftowa, gaz ziemny, minerały czy metale. Łatwiejszy dostęp do tych zasobów może prowadzić do ich intensywniejszego wydobycia, zwłaszcza w regionach arktycznych. Jednak może to również wywoływać konflikty o ich eksploatację oraz mieć poważne skutki dla środowiska.

Rjbn9JaRMa5fx

Na mapie zaznaczono małą i dużą zasobność surowców naturalnych na obszarze Arktyki. Mała zasobność występuje u wybrzeży Grenlandii, Kanady, wzdłuż norweskiego wybrzeża oraz u wybrzeży Rosji, ale w części rozciągającej się na wschód. Duża zasobność wód występuje od północnego wybrzeża Skandynawii na wschód (obejmuje Morze Barentsa i Morze Karskie), Morze Północne oraz u wybrzeży północno-wschodniej Kanady.

Wieloletnia zmarzlina

Wieloletnia zmarzlina, zwana też czasem wieczną marzłocią lub marzłocią trwałą, to zjawisko trwałego (minimum dwa kolejne lata) utrzymywania się części skorupy ziemskiej w temperaturze poniżej punktu zamarzania wody niezależnie od pory roku. Wieloletnia zmarzlina zajmuje ok. 14% ogólnej powierzchni lądów (czyli ok. 21 mln km²). Obejmuje obszary w wysokich i średnich szerokościach geograficznych, głównie na półkuli północnej, o bardzo mroźnym klimacie (w tym kontynentalnym). Występuje w północnej Azji, na północnych krańcach Europy, w północnej części Ameryki Północnej. Ponad połowa jej powierzchni przypada na Rosję, duże tereny obejmuje w Kanadzie, na Alasce i na Grenlandii. Na półkuli południowej poza Antarktydą występuje m.in. na Ziemi Ognistej. Jej występowanie potwierdzono również w Chinach, Europie Wschodniej, Alpach, Andach w Ameryce Południowej, w południowej części Nowej Zelandii oraz na dnie Oceanu Arktycznego – mowa jest tutaj o podmorskiej wieloletniej zmarzlinie. Zmarzlina podmorska utrzymuje temperaturę zbliżoną do 0°C, obejmuje znaczne obszary arktycznego szelfu kontynentalnego (na obszarze szerszym niż aktualny zasięg kontynentów, są to tereny, które były częścią kontynentu w okresach lodowcowych).

RSFj7TBpzwsqy

Zdjęcie przedstawia surowy krajobraz. Na pierwszym planie jest płaski teren o powierzchni przypominającej skałę. W tle jest wzniesienie o stromych zboczach i płaskim wierzchołku. Na zboczach widać warstwę lodu.

Wieloletnia zmarzlina powstaje wtedy, gdy temperatury powietrza w ciągu całego roku są bardzo niskie (przez większość roku ujemne), a opady śniegu są za małe, aby tworzyły się lodowce. Na większych głębokościach jest rezultatem utrzymywania się ujemnych temperatur nawet od tysięcy lat. Jej grubość wynosi przeciętnie 400–600 metrów, np. ok. 600 metrów na Syberii i 400 metrów na Alasce. Największa zmierzona na świecie grubość wieloletniej zmarzliny to 1450–1500 metrów w dorzeczu rzeki Wiluj (Jakucja).

RDNBZZOZD6EX4

Ilustracja przedstawia przekrój poprzeczny przez strefę wieloletniej zmarzliny. Narysowano zieloną powierzchnię, na niej strzałkę skierowaną w prawo z literą N, pod powierzchnią są warstwy gleby. Tuż pod powierzchnią jest warstwa czynna - oznaczona kolorem brązowym. Dolną część warstwy czynnej - po prawej stronie ilustracji - zaczyna obejmować zmarzlina sięgająca w głąb gleby. Ma kolor niebieski. Pod nią znajduje się strefa zmarzliny ciągłej. Zaznaczono ją kolorem brązowym. Po lewej stronie pod warstwą czynną znajdują się fragmenty zmarzliny - oddzielone kawałki. To strefa zmarzliny nieciągłej.

Przykłady oddziaływania wieloletniej zmarzliny m.in. na infrastrukturę, gospodarkę, środowisko:

• negatywne oddziaływanie wieloletniej zmarzliny w miejscach zamieszkania ludzi – ludzie mieszkający w rejonach występowania wieloletniej zmarzliny, np. na Syberii, w Kanadzie, na Alasce, napotykają trudności związane z budownictwem; użytkowanie budynków położonych na obszarze wieloletniej zmarzliny powoduje wzrost temperatury gruntu, w wyniku czego może nastąpić wytopienie zmarzliny ze skutkiem zatonięcia budynku w błocie (rozwiązaniem tego problemu jest budowanie domów na palach drewnianych);

• budowa i rozwój sieci komunikacyjnej, transportowej, telekomunikacyjnej i kanalizacyjnej są utrudnione i dodatkowo bardzo kosztowne;

• budowa większych budynków (hale, magazyny) nie jest możliwa, ponieważ do tego potrzebne są głębokie fundamenty (ta sytuacja wymusiła na ludziach zaprojektowanie lekkiego budownictwa, do którego jest wykorzystywane drewno, np. na Syberii);

• cykliczne rozmarzanie i zamarzanie wieloletniej zmarzliny powoduje niszczenie infrastruktury, np. dróg, a także budownictwa mieszkalnego;

• podmorska wieloletnia zmarzlina utrudnia, a czasem nawet uniemożliwia poszukiwanie ropy naftowej oraz zakopywanie rurociągów i prowadzenie tuneli pod dnem morskim;

• wpływa również na rozwój rolnictwa w wielu częściach obszaru strefy nieciągłej wieloletniej zmarzliny – w Rosji oraz Ameryce Północnej negatywny wpływ wynika z rozmarzania dużych mas lodu w wieloletniej zmarzlinie; może to powodować brak możliwości uprawiania pól, dlatego tereny te wykorzystuje się jako pastwiska;

• zamarznięta wieloletnia zmarzlina przechowuje materiał roślinny w glebie, tzw. węgiel organiczny – wraz z zanikiem wieloletniej marzłoci materiał ten ulega procesowi rozkładu, jednocześnie powodując uwalnianie do atmosfery gazów cieplarnianych (dwutlenku węgla oraz metanu);

• wraz z zanikiem wieloletniej zmarzliny pojawiają się nowe bakterie i wirusy, które mogą powodować dużą zachorowalność ludzi i zwierząt (naukowcy odkryli w wieloletniej zmarzlinie bakterie mające ponad 400 000 lat);

• wieloletnia zmarzlina jest również magazynem informacji o zdarzeniach historycznych (geologicznych), życiu istot na świecie sprzed tysięcy/milionów lat, np. o mamutach.

Jeśli Arktyka do końca wieku ociepli się o 2°C, to około 2,5 mln km² wieloletniej zmarzliny może całkowicie zniknąć, co będzie miało ogromne konsekwencje dla całej biosfery Ziemi.