Góra lodowa - Iceberg

Góra lodowa na Oceanie Arktycznym
Góry lodowe na Grenlandii nakręcone przez NASA w 2015 roku

Góra lodowa to kawałek lodu słodkowodnego o długości ponad 15 m, który oderwał się od lodowca lub szelfy lodowej i unosi się swobodnie w otwartej (słonej) wodzie. Mniejsze kawałki pływającego lodu pochodzenia lodowcowego nazywane są „growlerami” lub „brązami”. Oba pochodzą zazwyczaj z rozpadających się gór lodowych. Klasy wielkości gór lodowych, ustalone przez Międzynarodowy Patrol Lodowy , podsumowano w Tabeli 1. Utrata RMS Titanic w 1912 r. doprowadziła do powstania Międzynarodowego Patrolu Lodowego w 1914 r. Duża część góry lodowej znajduje się pod powierzchnią, co doprowadziło do wyrażenie „ czubek góry lodowej", aby zilustrować niewielką część większego, niewidocznego problemu. Góry lodowe są uważane za poważne zagrożenie morskie .

Góry lodowe różnią się znacznie wielkością i kształtem. Góry lodowe, które cielą się z lodowców na Grenlandii , mają często nieregularny kształt, podczas gdy antarktyczne szelfy lodowe często wytwarzają duże, tabelaryczne (na stole) góry lodowe. Największa góra lodowa pływająca obecnie w oceanie, nazwana A-76 , przecięła się z szelfu lodowego Ronne do Morza Weddella na Antarktydzie o powierzchni 4320 km 2 . Największa góra lodowa w najnowszej historii, nazwana B-15 , mierzyła prawie 300 km x 40 km. Góra lodowa B-15 ociekała z Szelfu Lodowego Rossa w styczniu 2000 roku. Największą odnotowaną górą lodową była antarktyczna, tabelaryczna góra lodowa o powierzchni ponad 31 000 kilometrów kwadratowych (12 000 mil kwadratowych) [335 na 97 kilometrów (208 na 60 mil)] zauważona 240 kilometrów (150 mil) na zachód od Scott Island , na południowym Pacyfiku, przez lodowiec USS 12 listopada 1956. Ta góra lodowa była większa niż Belgia . Duże góry lodowe często porównywane są również wielkością do obszaru Manhattanu .

Etymologia

Słowo „ góra lodowa ” jest częściowo zapożyczonym tłumaczeniem holenderskiego słowa ijsberg , dosłownie oznaczającego lodową górę , spokrewnionego z duńskim isbjerg , niemieckim Eisberg , dolnosaksońskim Iesbarg i szwedzkim isberg .

Przegląd

Zazwyczaj około jednej dziesiątej objętości góry lodowej znajduje się nad wodą, co wynika z zasady wyporu Archimedesa ; gęstość czystego lodu wynosi około 920 kg /m3 ( 57 funtów/stopę sześcienną), a wody morskiej około 1025 kg/m3 ( 64 funtów/stopę sześcienną). Kontur części podwodnej może być trudny do oceny patrząc na część nad powierzchnią.

Północny brzeg góry lodowej B-15A na Morzu Rossa, Antarktyda, 29 stycznia 2001 r.
Tabela 1. Klasyfikacje wielkości gór lodowych według Międzynarodowego Patrolu Lodowego
Klasa wielkości Wysokość (m) Długość (m
Malkontent < 1 < 5
Bergy Bit 1-5 5-15
Mały 5-15 15-60
Średni 15-45 60-122
Wielki 45-75 122-213
Bardzo duży >75 >213

Największe zarejestrowane góry lodowe zostały wycięte lub odłamane z lodowego szelfu Rossa na Antarktydzie . Góry lodowe mogą osiągać wysokość ponad 100 metrów (300 stóp) nad powierzchnią morza i mieć masę od około 100 000 ton do ponad 10 milionów ton. Góry lodowe lub kawałki pływającego lodu mniejsze niż 5 metrów nad powierzchnią morza są klasyfikowane jako „kawałki lodowe”; mniejszy niż 1 metr — „growlers”. Największa znana góra lodowa na północnym Atlantyku znajdowała się na wysokości 168 metrów (551 stóp) nad poziomem morza, zgłoszona przez lodołamacz USCG Eastwind w 1958 roku, co czyni ją wysokością 55-piętrowego budynku. Te góry lodowe pochodzą z lodowców zachodniej Grenlandii i mogą mieć temperaturę wewnętrzną od -15 do -20 ° C (5 do -4 ° F).

Grota na górze lodowej, sfotografowana podczas Brytyjskiej Ekspedycji Antarktycznej 1911-1913, 5 stycznia 1911

Dryf

Trajektorię danej góry lodowej przez ocean można modelować, całkując równanie 1. Równanie 1 zakłada, że ​​góra lodowa o masie m dryfuje z prędkością v. Zmienne f , k i F odpowiadają sile Coriolisa , pionowemu wektorowi jednostkowemu i a daną siłę. Indeksy dolne a, w, r, s i p odpowiadają opór powietrza, opór wody, siła promieniowania fal, opór lodu morskiego i pozioma siła gradientu ciśnienia.

równ. (1).

Góry lodowe niszczą się w wyniku topnienia i pękania, co powoduje zmianę masy, m, a także powierzchni, objętości i stabilności góry lodowej. Degradacja i dryf góry lodowej są zatem wzajemnie powiązanymi termodynamiką gór lodowych i podczas modelowania dryfu góry lodowej należy wziąć pod uwagę pękanie.

Wiatry i prądy mogą przenosić góry lodowe w pobliże wybrzeży, gdzie mogą zamarznąć w pak lodowy (jedna forma lodu morskiego ) lub dryfować na płytkie wody, gdzie mogą wejść w kontakt z dnem morskim, zjawisko zwane żłobieniem dna morskiego .

Bąbelki

Powietrze uwięzione w śniegu tworzy bąbelki, gdy śnieg jest kompresowany, tworząc firnę, a następnie lód lodowcowy. Góry lodowe mogą zawierać do 10% objętości pęcherzyków powietrza. Bąbelki te uwalniają się podczas topienia, wytwarzając musujący dźwięk, który niektórzy mogą nazwać „Bergie Seltzer ”. Dźwięk ten pojawia się, gdy granica wody z lodem dociera do pęcherzyków sprężonego powietrza uwięzionych w lodzie. Gdy każda bańka pęka, wydaje dźwięk „trzaskania”, a właściwości akustyczne tych baniek można wykorzystać do badania topnienia góry lodowej.

Stabilność

Góra lodowa może się odwrócić lub wywrócić, gdy topi się i rozpada, zmieniając środek ciężkości . Wywracanie się może nastąpić wkrótce po wycieleniu, gdy góra lodowa jest młoda i osiąga równowagę. Góry lodowe są nieprzewidywalne i mogą się wywrócić w każdej chwili i bez ostrzeżenia. Duże góry lodowe, które odrywają się od czoła lodowca i przewracają się na powierzchnię lodowca, mogą na kilka minut odepchnąć cały lodowiec, powodując trzęsienia ziemi, które wydzielają tyle samo energii, co bomba atomowa.

Kolor

Góry lodowe są na ogół białe, ponieważ pokryte są śniegiem, ale mogą być zielone, niebieskie, żółte, czarne, w paski, a nawet w kolorze tęczy . Woda morska, glony i brak pęcherzyków powietrza w lodzie mogą tworzyć różnorodne kolory. Osad może tworzyć brudnoczarne zabarwienie obecne w niektórych górach lodowych.

Różne kształty gór lodowych. 1: tabelaryczny; 2: klin; 3: Kopuła; 4: Suchy dok; 5: na szczycie; 6: Blokowy.

Kształt

Tabularna góra lodowa w pobliżu Brown Bluff w cieśninie Antarktyki na półwyspie Tabarin
Nietabelaryczna góra lodowa przy Wyspie Słoni na Oceanie Południowym

Oprócz klasyfikacji wielkości (tab. 1) góry lodowe można klasyfikować na podstawie ich kształtów. Dwa podstawowe typy form gór lodowych to tabelaryczne i nietabelaryczne . Tabularne góry lodowe mają strome boki i płaską górę, podobnie jak płaskowyż , ze stosunkiem długości do wysokości większym niż 5:1.

Ten typ góry lodowej, znany również jako lodowa wyspa , może być dość duży, jak w przypadku Lodowej Wyspy Pobeda . Góry lodowe antarktyczne utworzone przez oderwanie się od szelfów lodowych , takie jak Lodowiec Szelf Rossa lub Szelf Lodowy Filchnera-Ronne'a , mają typowo tabelaryczny charakter. W ten sposób powstają największe góry lodowe na świecie.

Nietabelaryczne góry lodowe mają różne kształty i obejmują:

  • Kopuła : Góra lodowa z zaokrąglonym wierzchołkiem.
  • Pinnacle : góra lodowa z jedną lub więcej iglicami .
  • Klin : Góra lodowa o stromej krawędzi po jednej stronie i nachyleniu po przeciwnej stronie.
  • Suchy dok : góra lodowa, która uległa erozji , tworząc szczelinę lub kanał .
  • Blocky : Góra lodowa o stromych, pionowych bokach i płaskim wierzchołku. Różni się od tabelarycznych gór lodowych tym, że jego współczynnik kształtu , stosunek szerokości do wysokości, jest mały, bardziej przypomina blok niż płaski arkusz.

Monitorowanie i kontrolowanie

Historia

Jedna z gór lodowych podejrzanych o zatopienie RMS Titanic ; smuga czerwonej farby, podobna do czerwonego paska na kadłubie Titanica , była widoczna w pobliżu jego podstawy na linii wodnej.

Przed 1914 nie istniał żaden system śledzenia gór lodowych w celu ochrony statków przed kolizjami. pomimo fatalnych zatonięć statków przez góry lodowe. W 1907 roku niemiecki liniowiec SS Kronprinz Wilhelm staranował górę lodową i doznał zmiażdżonego łuku, ale nadal był w stanie ukończyć swoją podróż. Pojawienie się konstrukcji statków ze stali skłoniło projektantów do uznania ich statków za „niezatapialne”.

Zatonięcie Titanica w kwietniu 1912 r. , w którym zginęło 1496 z 2223 pasażerów i załogi, zdyskredytowało to twierdzenie. Przez pozostałą część sezonu lodowego tego roku Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych patrolowała wody i monitorowała ruchy lodu. W listopadzie 1913 r. w Londynie zebrała się Międzynarodowa Konferencja Bezpieczeństwa Życia na Morzu, aby opracować trwalszy system obserwacji gór lodowych. W ciągu trzech miesięcy uczestniczące narody morskie utworzyły Międzynarodowy Patrol Lodowy (IIP). Celem IIP było zebranie danych z meteorologii i oceanografii w celu pomiaru prądów, przepływu lodu, temperatury oceanu i poziomu zasolenia. Monitorowali zagrożenia związane z górami lodowymi w pobliżu Wielkich Brzegów Nowej Fundlandii i zapewniali społeczności morskiej „limity wszystkich znanych lodu” w tym sąsiedztwie. IIP opublikował swoje pierwsze zapisy w 1921 r., co pozwoliło na porównanie ruchu gór lodowych rok po roku.

Rozwój technologiczny

Góra lodowa pchana przez trzy statki US Navy w McMurdo Sound na Antarktydzie

Nadzór mórz z powietrza na początku lat 30. XX wieku pozwolił na opracowanie systemów czarterowych, które mogłyby dokładnie określać prądy oceaniczne i lokalizacje gór lodowych. W 1945 eksperymenty przetestowały skuteczność radaru w wykrywaniu gór lodowych. Dziesięć lat później w celu zbierania danych utworzono placówki monitoringu oceanograficznego; te placówki nadal służą w badaniach środowiskowych. Komputer został po raz pierwszy zainstalowany na statku w celu monitorowania oceanograficznego w 1964 roku, co pozwoliło na szybszą ocenę danych. Do lat 70. lodołamacze były wyposażone w automatyczne transmisje zdjęć satelitarnych lodu na Antarktydzie. Opracowano systemy satelitów optycznych, ale nadal ograniczały je warunki pogodowe. W latach 80. na wodach Antarktyki wykorzystywano dryfujące boje do badań oceanograficznych i klimatycznych . Wyposażone są w czujniki mierzące temperaturę i prądy oceaniczne.

Monitoring akustyczny góry lodowej.

Boczny radar lotniczy (SLAR) umożliwił pozyskiwanie obrazów niezależnie od warunków pogodowych. 4 listopada 1995 Kanada wystrzeliła RADARSAT-1 . Opracowany przez Kanadyjską Agencję Kosmiczną dostarcza obrazy Ziemi do celów naukowych i komercyjnych. System ten jako pierwszy wykorzystywał radar z syntetyczną aperturą (SAR), który wysyła energię mikrofalową na powierzchnię oceanu i rejestruje odbicia w celu śledzenia gór lodowych. Europejska Agencja Kosmiczna wystrzeliła ENVISAT (satelitę obserwacyjnego krążącego wokół biegunów Ziemi) 1 marca 2002 r. ENVISAT wykorzystuje zaawansowaną technologię radaru z syntetyczną aperturą (ASAR), która może dokładnie wykrywać zmiany wysokości powierzchni. Kanadyjska Agencja Kosmiczna wystrzeliła RADARSAT-2 w grudniu 2007 r., który wykorzystuje tryby SAR i wielopolaryzacji oraz podąża tą samą ścieżką orbity co RADARSAT-1.

Nowoczesny monitoring

Stężenia i rozkłady rozmiarów gór lodowych są monitorowane na całym świecie przez Amerykańskie Narodowe Centrum Lodu (NIC), założone w 1995 roku, które przeprowadza analizy i prognozy warunków lodowych w Arktyce , Antarktyce , Wielkich Jeziorach i Zatoce Chesapeake . Ponad 95% danych wykorzystywanych w analizach lodu morskiego pochodzi ze zdalnych czujników satelitów na orbicie polarnej, które badają te odległe regiony Ziemi.

Góra lodowa A22A na południowym Oceanie Atlantyckim

NIC jest jedyną organizacją, która nazywa i śledzi wszystkie antarktyczne góry lodowe. Każdej górze lodowej większej niż 10 mil morskich (19 km) wzdłuż co najmniej jednej osi przypisuje nazwę składającą się z litery wskazującej miejsce jej powstania i numeru bieżącego. Użyte litery są następujące:

Adługość geograficzna 0° do 90° W ( Morze Bellingshausena , Morze Weddella )
B – długość geograficzna 90 ° W do 180 ° ( Morze Amundsena , Wschodnie Morze Rossa )
C – długość geograficzna 90° E do 180° (zachodnie Morze Rossa, Ziemia Wilkesa )
D – długość geograficzna 0° do 90° E ( Szelf Lodowy Amery , Wschodnie Morze Weddella)

Duński Instytut Meteorologiczny monitoruje populacje gór lodowych wokół Grenlandii za pomocą danych zebranych przez radar z syntetyczną aperturą (SAR) na satelitach Sentinel-1 .

Zarządzanie górami lodowymi

W Labradorze i Nowej Fundlandii opracowano plany zarządzania górami lodowymi w celu ochrony instalacji morskich przed uderzeniami gór lodowych.

Użytek komercyjny

Pod koniec 2010 roku firma ze Zjednoczonych Emiratów Arabskich chciała holować górę lodową z Antarktydy na Bliski Wschód, ale plan się nie powiódł, ponieważ szacowany koszt 200 milionów dolarów był zbyt wysoki. W 2019 roku niemiecka firma Polewater ogłosiła plany holowania antarktycznych gór lodowych do miejsc takich jak Republika Południowej Afryki.

Firmy wykorzystywały wodę lodową w produktach takich jak woda butelkowana , gazowane kostki lodu i napoje alkoholowe. Na przykład piwo Iceberg Beer firmy Quidi Vidi Brewing Company jest wytwarzane z gór lodowych znalezionych w okolicach St. John's w Nowej Funlandii . Chociaż roczna podaż gór lodowych w Nowej Fundlandii i Labradorze przekracza całkowite zużycie słodkiej wody w Stanach Zjednoczonych, w 2016 r. prowincja wprowadziła podatek od zbioru gór lodowych i nałożyła limit na to, ile słodkiej wody można rocznie eksportować.

Oceanografia i ekologia

Góry lodowe w zatoce Disko

Słodka woda wtłaczana do oceanu przez topnienie gór lodowych może zmienić gęstość wody morskiej w pobliżu góry lodowej. Świeża woda z roztopów uwalniana na głębokości jest lżejsza, a zatem ma większą wyporność niż otaczająca ją woda morska, powodując jej unoszenie się w kierunku powierzchni. Góry lodowe mogą również działać jako pływające falochrony , wpływając na fale oceanu.

Góry lodowe zawierają zmienne stężenia składników odżywczych i minerałów, które są uwalniane do oceanu podczas topnienia. Składniki odżywcze pochodzące z gór lodowych, zwłaszcza żelazo zawarte w osadach, mogą napędzać zakwity fitoplanktonu. Próbki pobrane z gór lodowych na Antarktydzie, Patagonii, Grenlandii, Svalbardzie i Islandii pokazują jednak, że stężenia żelaza znacznie się różnią, co komplikuje wysiłki zmierzające do uogólnienia wpływu gór lodowych na ekosystemy morskie.

Ostatnie duże góry lodowe

Wycielenie Iceberg A-38 z szelfy lodowej Filchner-Ronne

Iceberg B15 ocielił się z Szelfu Lodowego Rossa w 2000 roku i początkowo miał powierzchnię 11.000 kilometrów kwadratowych (4200 ²). Rozpadł się w listopadzie 2002 roku. Największy pozostały jej fragment, Iceberg B-15A , o powierzchni 3000 kilometrów kwadratowych (1200 mil kwadratowych), był nadal największą górą lodową na Ziemi, dopóki nie osiadł na mieliźnie i nie podzielił się na kilka części 27 października , 2005, zdarzenie, które zostało zaobserwowane przez sejsmografy zarówno na górze lodowej, jak i na całej Antarktydzie. Postawiono hipotezę, że to rozbicie mogło być również spowodowane przez falowanie oceanu spowodowane przez burzę na Alasce 6 dni wcześniej i 13500 kilometrów (8400 mil) dalej.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki