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Angesichts der globalen Erwärmung sind Gletscher für alle zu einem großen Problem geworden. Aber wussten Sie, dass sie nicht nur schmelzen, sondern sich auch ständig bewegen?

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Gletscher sind auch aktiv

Im Jahr 1827 baute ein Geologe auf dem Adlergletscher in den Alpen eine Steinhütte. 13 Jahre später wurde die Hütte 1428 Meter flussabwärts verlegt. Die Hütte selbst bewegt sich nicht, aber der Gletscher, auf dem sie steht, bewegt sich ständig .

Gletscher bewegen sich aufgrund der Verformung und des Gleitens des Gletschereises. Sie alle werden durch die Schwerkraft des Gletschers selbst erzeugt .

Die Bewegung der Gletscher ähnelt in gewisser Weise der Strömung von Wasser: Sie ist in der Mitte schnell und an den Rändern langsam . Wenn Sie eine Reihe von Blumenpfählen horizontal in den Gletscher einfügen, werden Sie schon bald feststellen, dass sich die Blumenpfahl in der Mitte weit nach vorne bewegt hat und die ursprünglich gerade Reihe von Blumenpfählen zu einem bogenförmigen Gebilde wird, das flussabwärts konvex ist. Viele Meeresgletscher haben sehr seltsam aussehende bogenförmige Bögen. Dies liegt an den unterschiedlichen Geschwindigkeiten während der Bewegung in der Mitte und auf beiden Seiten des Gletschers.

Gletscherbewegung. Bildquelle: Wikipedia.

Es klingt seltsam, aber Gletscher können wie Wasserströme auch Strudel bilden, und manche Strudel auf Gletschern sind sehr spektakulär.

Aber Gletscher bestehen schließlich aus Eis und zwischen Eis und Wasser besteht ein großer Unterschied.

Der offensichtlichste Punkt ist , dass sich auf der Oberfläche des Gletschers oft viele Risse befinden , von denen einige Dutzende Meter tief sind. Das Vorhandensein von Rissen zeigt, dass der Gletscher brüchig ist. Nach jahrhundertelanger Untersuchung und Beobachtung stellte man jedoch fest, dass die Tiefe der Risse im Gletscher eine gewisse Grenze hat. Dies zeigt, dass der untere Teil des Gletschers plastisch ist und sich „sanft“ an verschiedene äußere Kräfte anpassen kann, ohne zu brechen. Daher kann der Gletscher in zwei Teile geteilt werden. Die Schicht auf der Oberfläche, die leicht bricht, wird als spröde Zone bezeichnet, und der darunter liegende „weiche“ Teil wird als plastische Zone bezeichnet. Die Existenz der plastischen Zone ist der grundlegende Grund für die Gletscherbewegung .

Gletscherspalten. Bildquelle: Wikipedia.

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Wie entstanden die „zwei Zonen“ des Gletschers?

Um diese Frage zu beantworten, müssen wir mit dem physikalischen Konzept der Verformung beginnen.

Wenn ein Objekt einer Kraft ausgesetzt ist, gibt es zwei Arten der Verformung, um sich an die äußere Kraft anzupassen oder diese zu beseitigen, nämlich die elastische Verformung und die plastische Verformung . Wenn beispielsweise ein Gummiband einer kleinen Kraft ausgesetzt wird, erfährt es eine elastische Verformung. Wenn die Kraft die Elastizitätsgrenze überschreitet, kommt es zu einer plastischen Verformung und das Gummiband kann nie wieder seine ursprüngliche Form annehmen. Wenn die auf das Gummiband ausgeübte Kraft besonders groß ist und seine eigene Bruchfestigkeit übersteigt, reißt es natürlich.

Elastische Verformung (A), plastische Verformung (B) und Bruch (C). Bildquelle: Clinical Gate.

Da es bei Eis leicht zu einem inneren Gleiten der Kristalle kommt, begünstigt dies die plastische Verformung. Wenn die äußere Kraft jedoch plötzlich zunimmt, kann sie leicht die Bruchfestigkeit des Eises überschreiten und es zum Brechen bringen. Nur wenn die Last langsam hinzugefügt wird und die Spannung über einen langen Zeitraum anhält, kann das Eis die Eigenschaften der plastischen Verformung vollständig zeigen.

Wir wissen, dass ein Objekt, wenn es über einen längeren Zeitraum einer Kraft ausgesetzt wird, selbst wenn die Kraft gering ist, plastisch verformt wird. Aufgrund des Drucks der oberen Eisschicht und des Schubs der vorgelagerten Eisschicht steht der untere Teil des Gletschers ständig unter Spannung, wodurch die Plastizität der unteren Eisschicht stärker zum Ausdruck kommt. Gleichzeitig ist aufgrund des Drucks der Schmelzpunkt der unteren Eisschicht niedriger als der der oberen Eisschicht, sodass die untere Eisschicht näher am Schmelzpunkt liegt und eine plastische Verformung leichter erreicht werden kann. Auf diese Weise ist es nicht schwer, das Auftreten plastischer Zonen im unteren Teil des Gletschers zu verstehen. Allerdings fehlt der Gletscheroberfläche die wichtige Voraussetzung einer langfristigen Belastung. Bei plötzlicher Zunahme der äußeren Kraft kommt es häufig direkt zum Bruch und es entsteht eine Sprödzone.

Plastische Zone und spröde Zone. Die gepunktete Linie in der Abbildung stellt die Grenze zwischen der plastischen Zone und der spröden Zone dar. Bildnachweis: Lauren Adams.

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Die meisten Gletscher sind langsam

Die Geschwindigkeit der Gletscherbewegung variiert zwischen einigen Zentimetern und einigen Metern pro Tag. Daher ist es für das menschliche Auge schwierig, die Bewegung des Gletschers zu erkennen. Einige der Gletscher Grönlands bewegen sich mit der höchsten Geschwindigkeit der Welt, legen jedoch pro Jahr nur eine Entfernung von tausend Metern zurück. Die jährliche Fließgeschwindigkeit von Gletschern in anderen Gebieten beträgt nur über hundert Meter. Die meisten Gletscher meines Landes sind kontinentale Gletscher. Die Gletscherakkumulation ist nicht üppig und die Materialzirkulation auf den Gletschern ist relativ langsam, was zu einer relativ langsamen Bewegungsgeschwindigkeit führt.

Die Geschwindigkeit der Gletscherbewegung variiert je nach Jahreszeit : Im Sommer ist sie schneller und im Winter langsamer. Ein Grund für diesen Unterschied sind Veränderungen der Gletschertemperaturen. Wenn sich der Gletscher erwärmt, nimmt die Viskosität des Eises schnell ab. Durch die Verringerung der Viskosität erhöht sich die Plastizität und damit die Bewegung des Gletschers. Im Sommer tritt Schmelzwasser im Inneren und an der Unterseite der Gletscher auf, was ein weiterer Grund ist, der die schnelle Bewegung der Gletscher fördert.

Die Bewegungsgeschwindigkeit von Gletschern ist im Allgemeinen sehr langsam, aber einige Gletscher haben ein seltsames „Temperament“. Nach einer langen Phase langsamer Bewegung rücken sie plötzlich explosionsartig vor. Bei manchen Gletschern kommt es periodisch zu einem explosiven Vorstoß, einer besonderen Form der Gletscherbewegung. Dieses Phänomen wird als „Fluktuation“ des Gletschers bezeichnet, und ein Gletscher mit schwankenden Eigenschaften wird als „ dynamischer Gletscher “ bezeichnet.

Gletscherschwankungen verursachen oft katastrophale Überschwemmungen. Im Oberlauf des Indus gibt es einen Gletscher, der regelmäßig in das Haupttal eindringt. Wenn es den Fluss blockiert, entsteht ein großer See. Wenn der See überläuft, kommt es zu Überschwemmungen und Katastrophen. Das periodische Auftreten schwerer Überschwemmungen im Yarkand-Fluss in Xinjiang könnte auch mit Gletscherseeausbrüchen infolge von Gletscherschwankungen zusammenhängen.

Ein Gletscher im norwegischen Spitzbergen unterliegt Schwankungen. Bildnachweis: HEÏDI SEVESTRE.

Wenn sich Gletscher in großem Umfang bewegen, können sie eine Reihe geologischer Ereignisse auslösen, die zum Aussterben und zur Migration von Organismen führen und so die Umwelt der gesamten Erde verändern. Durch die Untersuchung der Gletscherbewegungen können aktuelle Informationen zu Veränderungen des Meeresspiegels, zu Veränderungen der Wassersysteme und hydrologischen Bedingungen sowie zum Aussterben und zur Migration von Organismen gewonnen werden. Es scheint, dass die Bedeutung „aktiver“ Gletscher für die Erde nicht unterschätzt werden kann.

Produziert von | Wissenschaftspopularisierung China

Autor: Earth Story

Produzent｜China Science Expo

Eingereicht von: Computer Information Network Center, Chinesische Akademie der Wissenschaften

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