Øvelse GEO1010 Naturgeografi. Bakgrunnsteori: 2 - GLASIOLOGI

Transkript

1 Øvelse GEO1010 Naturgeografi Bakgrunnsteori: 2 - GLASIOLOGI EN KORT PRESENTASJON AV BEGREPET BRE En bre er definert som en mangeårig masse av snø og is som deformeres signifikant av sin egen vekt. Breer dannes i områder der det over tid faller mer snø enn det smelter bort i løpet av året. Slike forhold er det høyt til fjells eller langt mot nord eller sør på jorda. År etter år legger ny snø seg oppå snøen som ikke smeltet i løpet av sommeren. Etter hvert som snøsjiktet blir tykkere begynner de nederste lagene blir til omdannet til. Breen siger nedover til steder der temperaturen er høyere og her smelter isen etter hvert. Breen er i likevekt når masseoverskuddet i høyere områder tilsvarer underskuddet i nedre områder. Området med overskudd kalles akkumulasjonsområdet og det med underskudd ablasjonsområdet. Linja som skiller disse to områdene kalles likevektlinja. Ovenfor denne linja blir det liggende igjen snø på slutten av sommeren, mens det nedenfor kommer frem blåis. Figur 1 viser et vertikalsnitt av en bre, og Figur 2 viser vertikalsnittsbilder og et oversiktsbilde over en bre. Figur 1: Den høyeste delen av breen får et overskudd av snø i løpet av året, mens den lavere delen har et underskudd. Likevektslinja er skillelinja mellom området med overskudd og området med underskudd. 1

2 Figur 2: A viser et blokkdiagram av en dalbre, B og C viser et vertikalsnitt av breen vår og høst, D de vanligste termer som brukes på breens overflate. 2

3 Enkelt sagt er det to faktorer som bestemmer breenes eksistens; vinternedbør og sommertemperatur. INNDELING AV BREER Breer kan klassifiseres ut fra flere forskjellige synsvinkler, men i hovedsak er det to måter å klassifisere dem på: - Den morfologiske (som vesentlig er basert på den ytre formen eller selve kartbildet av breen): A. Breer som brer seg i flere retninger fra et sammenhengde område. 1. Innlandsis: Dekker et stort område og har en så betydelig tykkelse at undergrunnens relieff for største delen blir borte. Eks. Grønland og Antarktis innlandsis. 2. Kåpebre eller platåbre: dekker et mindre område enn innlandsisen. Eks. Vatnajökull på island. B. Breer som mer eller mindre er bestemt av topografien både når det gjelder retning av bevegelsen og delvis også akkumulasjon. 3. Utløpsbre: drenerer en platåbre eller en iskåpe, vanligvis dalbreform, men akkumulasjonsområdet kan være vanskelig å avgrense. 4. Dalbre: følger en dal. Akkumulasjonsområdet er vanligvis veldefinert. De kan bestå av flere sammenhengende botnbreer eller bredekte sidedaler. 5. Botnbre: lokalisert i en selvstendig fordypning eller botn i en fjellside. Meget vanlig i utkanten av nedisede områder. 6. Hengende bre eller dalsidebre: dekker en dalside eller del av den uten noen markerte fordypninger i terrenget. C. Breer som sprer seg kakeformet ut ved foten av et nediset område. 7. Piedmontbre, strandflatebre eller breer av Malaspinatypen: Alminnelig i arktiske kyststrøk, for eksempel Murraybreen på Spitsbergen. 8. Isshelfer eller isbremmer: Flytende deler av isbreer, spesielt langs kysten av Antarktis. Det finnes overgangsformer og mellomformer. 3

4 - Den geofysiske (som vesentlig bygger på temperaturforholdene): 1. Polare breer: Hele breen holder temperaturer under trykksmeltepunktet. 2. Polytermale breer: Deler av breen holder temperaturer under trykksmeltepunktet og deler av breen temperaturer ved trykksmeltepunktet. 3. Tempererte breer: Den overveiende delen av bremassen er ved trykksmeltepunktet om sommeren. I de polytermale breene er det gjerne i akkumulasjonsområdet det finnes temperert is. Dette skyldes at smeltevann om sommeren perkolerer nedover i snølaget og refryser. Refrysingen frigjør latent varme som bidrar til å øke temperaturen i snølaget helt til det når trykksmeltepunktet. I ablasjonsområdet hvor breisen er eksponert, renner smeltevannet av isen på overflaten og latent varme transporteres ut av systemet. I tillegg isolerer snø/firn i akkumulasjonsområdet bedre enn isen i ablasjonsområdet og bidrar til å holde temperaturen ved trykksmeltepunktet i akkumulasjonsområdet. Man kan også snakke om maritime og kontinentale isbreer. Maritime breer finner man i kystområder og kontinentale finner man i innlandet. AKKUMULASJON. SNØENS OG ISENS METAMORFOSE Akkumulasjon består først og fremst av nedbør i form av snø. Snøen kan falle direkte på breen eller bli tilført som fokksnø fra områdene omkring. Vindens fordeling av snøen er av vesentlig betydning for hvor breer dannes, da snøen blåser av rygger og samler seg nede i daler og botner. I snødekket foregår det en kontinuerlig metamorfose. Metamorfosen vil når den når langt nok, omdanne snø til is. De enkelte snøkrystallene endrer seg; ved fordampning, smelting og refrysing blir snøkrystallformene enklere og store krystaller vokser på bekostning av de små. På denne måten tar de enkelte krystallene mindre plass og tettheten i snødekket øker. Sig av smeltevann om sommeren har spesielt stor betydning for metamorfosen. Metamorfosen foregår forholdsvis raskt til tettheten i snødekket blir ca 0,55 g/cm 3. Snøen kalles da firn. Den videre omdanningen til is går saktere. Metamorfosen er generelt sterkt temperaturavhengig. I Antarktis finner en breis først mer enn 100 m under breoverflaten og omdanningen har tatt omtrent 1000 år. På breer i Norge finner en is få meter under overflaten. 4

5 BREENS MASSEBALANSE Massebalansen er et uttrykk som brukes om breenes volumforandringer, eller forholdet mellom ablasjon og akkumulasjon, i løpet av et år. Hver bre har et akkumulasjonsområde og et ablasjonsområde (Figur 1 og Figur 2). Disse to områdene har henholdvis en netto pålagring og netto avsmelting i løpet av ett år (Figur 3). Mengden pålagret snø og mengden smeltet snø og is over et år bestemmer breens massebalanse, dvs. om breen har blitt større eller mindre i løpet av året. Verdiene regnes i vannekvivalenter og beregnes fra slutten av smeltesesongen i ett år til slutten av smeltesesongen det neste året. I Norge regnes balanseåret fra 1. september ett år til 31. august det neste året. Faktorer som påvirker breens massebalanse er: - De meteorologiske: Stråling Konveksjon Sublimasjon Kondensasjon Regnsmelting Vindtransport - De ikke-meteorologiske: Smelting i kontakt med sjø Kalving Jordvarme Friksjonsvarme De ulike faktorene har ulike betydningsgrad på ulike steder. 5

6 Figur 3: Vertikalsnitt gjennom en bre hvor massebalansen blir målt i tre punkter, henholdsvis nedenfor, ovenfor og på likevektslinja. For en bre i likevekt er massebalansen i løpet av et år null; dvs. at det pålagres like mye masse som det som smelter bort. Siden netto pålagring og netto avsmelting skjer i hver sin del av breen må breen kompensere ved å transportere masseoverskuddet fra akkumulasjonsområdet til ablasjonsområdet (ellers ville breen bygge seg mer og mer opp i høyere områder og smelte helte vekk i lavere). Brebevegelsen drives av tyngdekraften og består vanligvis av to komponenter; intern deformasjon og basal glidning. BREENS BEVEGELSE Intern deformasjon (indre deformasjon) skjer som følge av at den overliggende isen øver et stress på iskrystallene. Summen av all deformasjon som skjer nedover i isen gir en bevegelse som er størst på overflaten. Overflatehastigheten som følge av den interne deformasjonen er avhengig av breens tykkelse, temperatur og overflatehelning. Brebevegelsen går parallelt med overflatehelningen. Basal glidning skjer ved at bresålen glir på sitt underlag og er sterkt avhengig av vanntrykk og mengde vann langs bresålen. Dersom bresålen er under trykksmeltepunktet, altså frosset til underlaget, vil det ikke være noen basal glidning. Basal glidning er den dominerende hastighetskomponenten ved de fleste breer. Figur 4 og Figur 5 viser hastighetsprofil i en bre. 6

7 Figur 4. Vertikalt hastighetsprofil i en isbre. Til venstre; kun intern deformasjon. Midten; intern deformasjon og basal glidning. Til høyre: kun basal glidning (Liestøl, 1989). Figur 5: Bevegelse i en isbre. Breen beveger seg raskest ved overflata og gradvis saktere ned mot bunnen. BREENS EROSJON Breen er den kraftigste eroderende agens som finnes, men variasjonen i intensiteten er betydelig. Breenes erosjonsevne avhenger av mange faktorer; basal glidningshastighet, trykk, temperatur og vannforhold. To mekanismer virker: - Abrasjon betegner breens slipeffekt på underlaget. Dette forutsetter at løsmaterialet er fastfrosset ved bresålen ettersom temperert is er mykere enn de fleste mineraler. 7

8 - Plukking betegner breenes evne til å løsrive og inkorporere løsmateriale i isen slik at det transporteres med breen ut av systemet. Glasifluvial erosjon skjer både mekanisk ved slipe- og trykkprosesser, og kjemisk ved oppløsning av mineralsk materiale. Spesielt er den glasifluviale erosjonen effektiv i fjerning av løsmateriale produsert ved plukking og abrasjon. Det er viktig å merke seg at temperaturen i breisen har stor betydning for breens evne til å forme landskapet. Dersom en bre skal kunne gli på underlaget og erodere i landoverflaten, må temperaturen ved bunnen av breen være ved trykksmeltepunktet. Om breen er frosset fast i bakken vil den konservere landskapet fram for å erodere det. 8