Ледники- движущиеся скопления фирна и льда на поверхности суши, образовавшиеся в результате преобразования твердых атмосферных осадков. Способность ледника перемещаться (течь) под влиянием силы тяжести обусловлено пластичностьюльда.
Условие образования ледников— превышение накопления снега над его таянием и испарением.
Граница между территорией, покрытой снегом и свободной от него, называется снеговой линией.Ее среднее положение — климатическая снеговая линия— определяется температурными условиями и количеством твердых осадков. Высота климатической снеговой линии над уровнем моря: в Антарктиде 0 м, на Земле Франца-Иосифа - 50-100 м, на Кавказе - 2700-3800 м, в экваториальной области - 4500-5200 м, в тропиках - > 6000 м.
Выделяют два основных типа ледников - покровные и горные. Покровные ледникизанимают сплошным покровом обширные площади на материках и крупных островах. Их продолжение в море - шельфовые ледники.Отрывающиеся от них ледяные поля или отдельные глыбы образуют айсберги.На долю покровных ледников приходится подавляющая часть земного оледенения. 97% площади покровного оледенения приходится на Антарктиду и Гренландию.
Образование горных ледниковсвязано с горными поднятиями. Среди них выделяют ледники вершин; ледники склонов,занимающие отдельные впадины, кары; долинные ледники,располагающиеся в горных долинах, часто имеющие сложную форму. К последней группе относятся самый крупный горный ледник Беринга на Аляске (длина 170 км), а также ледники Федченко на Памире (77км), Южный Иныльчек на Тянь-Шане (60км). Отдельные горные ледники, соединяясь, образуют ледниковые системы.Горные поднятия с наибольшей площадью оледенения (в тыс. км2): Гималаи (33), Тянь-Шань (17,9), Каракорум (16,3), Береговые хребты Кордильер Сев. Америки (15,4).
Виды льда в леднике:
Фирн- конгломерат бесформенных зерен льда размером 0,5-5 мм. Образуется в результате уплотнения и изменения кристаллической структуры (рекристаллизация) снега. Плотность ρ = 450-800 кг/м3.
Глетчерный лед— результат рекристаллизации фирна при высоком давлении от вышележащих слоев фирна и снега; плотность 800-925 кг/м3.
Лед, образующийся путем замерзания талых и дождевых вод, просочившихся в толщу фирна, называется инфильтрационным,а на поверхности ледника - конжеляционным,или наложенным.
В процессе формирования льда играет роль явление режеляции— плавление льда под влиянием большого давления при температуре, близкой к 0°, и заполнение водой пор и трещин. При последующем замерзании происходит спаивание отдельных ледяных кристаллов, кусков льда и замерзших внутриледниковых водных потоков.
Площадь ледника, где происходит накопление массы ледника, называется областью питания.Избыток льда под влиянием силы тяжести и градиентов давления смещается в область, где расход льда на таяние и испарение превышает его накопление. Это область абляции;у горных ледников ее часто называют языкомледника.
На перегибах ложа ледника образуются трещины, иногда ледопады. В теле крупных ледников обычно имеется система взаимосвязанных полостей, частично или целиком заполненных водой.
На поверхности и в толще ледника или в близи его краев часто встречаются скопления обломочного материала - морена.Она подразделяется на влекомую, которая находится в процессе перемещения ее ледником, и отложенную,т.е. ранеее принесенную ледником. Среди влекомых морен выделяют поверхностную(боковую и срединную), внутреннюю и придонную,а среди отложенной морены - береговуюи конечную.
Уравнение баланса для твердой фазы горного ледника:
Хтв + Yзмрз + Yмет + Yлав = Yтал +Zл ± ∆Uл,
где Хтв, - твердые осадки, Yзмрз - замерзание талых (повторное) и дождевых вод (образование инфильтрационного и конжеляционного льда), Yмет и Yлав - поступление на площадь ледника снега в результате его переноса ветром (метелевый перенос) и в виде лавин, Yтал - таяние льда, Zл - испарение льда (возгонка), ∆Uл - изменение массы льда. Основной элемент в приходной части баланса - Хтв, в расходной Fm<M. Для малых ледников главным элементом прихода может оказаться Yмет.
Уравнение баланса для жидкой фазы ледника:
Хж + Yтал + Zконд = Yст +Zл + Zв ± ∆Uв,
где Хж - жидкие осадки на площадь ледника, Ycm - сток воды за пределы ледника, Zв и Zконд - соответственно испарение воды и конденсация, ∆Uв - изменение запаса жидкой воды в теле ледника.
Суммируя оба вышеприведенных уравнения, получим общее уравнение массы ледника:
X + Yмет + Yлав + Zсубл + Zконд = Yст + Zл + Zв ± ∆U,
где X = Хтв+ Хж, ± ∆U - изменение общей массы ледника.
Для покровных ледников, омываемых морями, основной вид расхода льда (до 80%) - образование айсбергов.
Под режимом ледникапонимают характер изменения его объема (массы) и формы, проявляющийся в наступании и отступании ледника. Эти колебания имеют различную продолжительность геологического, векового, многолетнего, внутригодового масштабов. Наступание ледников наблюдается обычно в холодные и влажные климатические периоды, отступание - в теплые и сухие. Во внутригодовом разрезе это соответственно зима и лето.
Движение ледника- перемещение (всегда в одном направлении) самих масс льда. Движение ламинарное. Скорость его (vл) определяется формулой: vл = k·h2л·Iл, где h, - мощность (толщина) ледника, Iл - уклон поверхности ледника. Для большинства горных ледников и центральной части покровных ледников v, = 100-200м/год, в краевых частях покровных ледников vл может достигать 10-20км/год и более.
Доля ледникового питания в речном стокетем больше, чем больше оледенение бассейна:
| оледенение бассейна (%) | ||||
| доля ледникового питания реки |
Влияние ледников на водный режим рек:
- многолетнее регулирование стока — в жаркие засушливые годы снижение осадков компенсируется повышенным ледниковым питанием и наоборот;
- сезонное перераспределение стока - перемещение половодья с весеннего сезона на летний;
- возникновение внутрисуточных колебаний стока (на участках рек вблизи ледников).