Предисловие

Исследование динамики больших куполовых ледников Гренландии и Антарктиды только начинается. Внутренние области этих материков настолько удалены от геодезических пунктов с точно измеренными координатами, а скорости движения ледников столь малы, что их подвижку очень трудно определить. Но поскольку массы льда очень велики, а история, запечатленная в годичных слоях толщи льда, насчитывает многие тысячелетия, изучение динамики больших ледниковых масс представляет огромный интерес для многих исследователей, работающих в таких областях науки, как гляциология, гидрология, климатология, география и геофизика.

Изучение динамики ледниковых масс включает в себя вывод уравнений их движения в значениях напряжений, введение в расчеты отношения напряжения и скоростей деформации льда или закона его течения и решение уравнений движения, с тем чтобы получить распределение скорости для конкретных ледниковых масс - глетчеров, шельфовых и куполовых ледников.

Закон течения льда сложен. При малых напряжениях связь скорости напряжения со скоростью деформации льда приблизительно линейная, но при больших напряжениях она приближается к высокостепенному закону. Скорость деформации льда быстро возрастает с его температурой и для поликристаллического льда зависит также от размеров кристаллов и их ориентации, плотности льда и содержания примесей.

В случае особой симметрии типичных ледниковых масс их скорости продольной деформации оказывают лишь незначительное влияние на профили скорости по поперечному сечению, и следовательно, оба этих вида прифилей можно рассматривать более или менее независимо друг от друга.

В холодных ледниковых массах самым важным параметром, управляющим отношением напряжения к скорости деформации, является температура. В областях с большими скоростями движения тепло, выделяемое при внутренней деформации льда, при определении температурного профиля становится более важным, чем геотермический поток. Высокие скорости аккумуляции вещества на поверхности куполового ледника делают его температурный профиль более изотермическим. Отрицательные градиенты температуры вызываются нагреванием поверхности ледника вследствие либо климатических изменений, либо нормального движения льда вниз. Даже долговременные климатические изменения при современной скорости аккумуляции не проникают сквозь толстые куполовые ледники.

При измерениях в широком масштабе скорость продольной деформации вдоль линии тока массы ледника зависит от толщины ледника, среднего наклона поверхности и параметров течения льда, включая температурный профиль, однако важнейшую роль играет комплекс параметров у основания. При небольших масштабах измерений скорость продольной деформации ледника пропорциональна местным отклонениям наклона поверхности от среднего наклона. Эти результаты можно распространить на три измерения путем введения в расчеты дивергенции или конвергенции линий тока.

При установившемся течении льда по волнообразному ложу аналогичный рельеф возникает и на поверхности ледника, но с меньшей амплитудой и фазовым сдвигом. Демпфирование этих волн зависит от толщины льда, скорости параметров течения льда и длины волны неровностей. Поскольку минимальному демпфированию подвергаются колебания с длинами волн (периодами), примерно в три раза большими, чем толщина льда, волны этой длины преобладают на поверхностях ледников.

Практические измерения скоростей продольной деформации и движения шельфовых и куполовых ледников и глетчеров, а также размеров ледников позволяют рассчитывать параметры закона течения льда. Отдельные расчеты можно произвести по амплитудам периодических неровностей поверхности и ложа.

Наконец, по профилям высоты ложа, по скорости аккумуляции и параметрам течения льда можно рассчитать установившиеся формы ледниковых масс. По существующим формам и измеренным скоростям движения и скоростям аккумуляции можно рассчитать состояние равновесия, скорость изменений на сегодня, пути движения частиц и историю недавнего прошлого массы ледника. Эти расчеты выполнены для куполового ледника Уилкса и шельфового ледника Эймери по измерениям, произведенным Австралийской национальной антарктической научно-исследовательской экспедицией (АНАНИЭ).

Автор принимал участие в качестве специалиста-гляциолога в работах АНАНИЭ и провел год на антарктической станции Уилкса - оконечности Восточно-Антарктического ледникового купола - и год на антарктической станции Моусон, в основном на шельфовом леднике Эймери.