2.2. Напряжение сдвига в естественных массах льда

В качестве первого приближения рассмотрим выражение Ная [84, 85] для напряжения сдвига у основания массы льда τ_осн с наклоном поверхности α, толщиной h и плотностью ρ:

(11)

где g - ускорение силы тяжести.

Поскольку на вершинах куполовых ледников или ледоразделах наклон поверхности α равен нулю, величина τ_ocн по существу не имеет нижнего предела. Тем не менее установлено, что для различных масс льда τ_осн имеет довольно узкий диапазон значений.

Например, на антарктическом куполовом леднике от ст. Уилкс до ст. Восток [137] значение τ_осн обычно возрастает от 0,3 до 1,5 бара по мере приближения к побережью (по данным Уолкера [137]) (рис. 2.1).

Для поперечного сечения ледников Гренландии, как показал Хефели [40], величина τ_осн возрастает от 0 на вершине до 0,98 бара в 150 км от берега.

В качестве других примеров значений напряжения сдвига τ_осн укажем:

Поскольку можно ожидать, что в куполовых ледниках или глетчерах параметр τ_осн имеет наибольшие величины у основания, то напряжения сдвига, наблюдающиеся в других местах во льду, обычно будут меньше, чем вышеуказанные величины.

Рис. 2.1. Напряжение сдвига (бары) в базисном слое (1) куполового ледника и профили его высоты (2) и ложа (3) (в м). Профиль ст. Уилкс - ст. Восток [138]

Другие величины τ_осн в массах льда могут быть оценены по измерениям скорости деформации на поверхности (табл. 2.1).

Хотя в глетчерах могут существовать и более высокие величины и τ, особенно вблизи зон трещин и ледопадов, напряжение сдвига редко достигает 2 бар. Следовательно, напряжения сдвига, которые представляют для нас основной интерес в естественных ледниках, лежат в диапазоне 0,1 - 1,5 бара при скоростях деформации от 10^-11 до 10^-8 с^-1.

Таблица 2.1

Рассмотрим результаты лабораторных и полевых измерений напряжения сдвига и скоростей деформации льда в указанном диапазоне и вне его при значениях напряжения сдвига от 0,01 до 10 бар.