Movimiento glacial

El movimiento glaciar es el movimiento de los glaciares , que puede compararse con ríos de hielo. Ha desempeñado un papel importante en la formación de muchos paisajes. La mayoría de los lagos del mundo ocupan cuencas excavadas por glaciares. El movimiento glaciar puede ser rápido (hasta 30 metros por día (98 pies/día) , observado en Jakobshavn Isbræ en Groenlandia ) ^{[ 1 ]} o lento ( 0,5 metros por año (20 pulgadas /año) en glaciares pequeños o en el centro de las capas de hielo), pero suele rondar los 25 centímetros por día (9,8 pulgadas/día) . ^{[ 2 ]}   

El movimiento de los glaciares se produce a partir de cuatro procesos, todos ellos impulsados ​​por la gravedad: deslizamiento basal , sismos glaciares que generan movimientos fraccionales de grandes secciones de hielo, deformación del lecho y deformación interna.

• En el caso del deslizamiento basal , todo el glaciar se desliza sobre su lecho. Este tipo de movimiento se ve favorecido si el lecho es de sedimento blando, si el lecho del glaciar está descongelado y si abunda el agua de deshielo .
• La deformación del lecho suele limitarse a las zonas de deslizamiento. El estancamiento estacional del deshielo y su penetración bajo los glaciares muestran una aceleración y desaceleración estacional de los flujos de hielo que afectan a capas de hielo enteras. ^{[ 3 ]}
• Algunos glaciares experimentan terremotos glaciares : glaciares "tan grandes como Manhattan y tan altos como el Empire State Building , pueden moverse 10 metros en menos de un minuto, una sacudida suficiente para generar ondas sísmicas moderadas". ^{[ 4 ]} Ha habido un patrón creciente de estos terremotos de hielo: "Los terremotos oscilaron entre seis y 15 por año desde 1993 hasta 2002, luego saltaron a 20 en 2003, 23 en 2004 y 32 en los primeros 10 meses de 2005". ^{[ 5 ]} Un glaciar que está congelado hasta su lecho no experimenta deslizamiento basal.
• La deformación interna se produce cuando el peso del hielo provoca la deformación de los cristales de hielo. Esto ocurre con mayor facilidad cerca del lecho del glaciar, donde las presiones son más altas. Hay glaciares que se mueven principalmente por deslizamiento, sismos glaciares y otros que se mueven casi exclusivamente por deformación.

Los glaciares se mueven y fluyen ladera abajo debido a la deformación o al deslizamiento. El flujo de material a través de un glaciar generalmente no es constante en distintos puntos dentro del mismo, sino que es más rápido o más lento dependiendo de una multitud de factores. Una forma de describir estos factores es describiendo su impacto en las tensiones del glaciar. Se pueden distinguir dos tipos de tensiones: tensiones impulsoras (por las cuales la gravedad provoca que el glaciar fluya ladera abajo) o tensiones resistentes (que impiden la aceleración del glaciar ladera abajo). ^{[ 6 ]}

La tensión es una magnitud vectorial con unidades de fuerza por unidad de área. Es una magnitud útil para describir el movimiento glaciar, ya que la eficacia de una fuerza (como la gravedad o la fricción) se ve acentuada o debilitada según el área sobre la que se distribuye. Para describir el movimiento glaciar, podemos clasificar todas las tensiones como (a) tensiones normales, que actúan perpendicularmente a la superficie de interés, o (b) tensiones cortantes, que actúan transversalmente a la superficie de interés. ^{[ 7 ]}

El hielo glaciar experimenta una tensión impulsora debido a las tensiones de corte basales, que son tensiones de corte en el lecho glaciar. Para un modelo básico de tensión de corte basal, podemos decir que: ^{[ 8 ]}

${\displaystyle \tau =\rho gh\sin(\alpha )}$

Donde α es la pendiente del lecho glaciar, ρ es la densidad del hielo, g es la aceleración de la gravedad y h es el espesor del hielo. También tenga en cuenta que: ^{[ 9 ]}

${\displaystyle \sigma =\rho gh}$

Donde sigma es la tensión normal experimentada por el lecho glacial debido al peso del hielo glacial. (Nótese que la expresión ρgh es equivalente a la expresión de la presión hidrostática, es decir, la tensión estática ejercida en algún punto bajo el peso de una columna de fluido). ^{[ 10 ]} Por lo tanto, la tensión cortante es simplemente la componente descendente del peso del hielo glacial. Es evidente, pues, que el estado de tensión del glaciar no es constante a través de su espesor, ya que la tensión normal aumenta cerca del lecho glacial debido al mayor peso soportado en las capas inferiores (de hecho, la tensión varía aproximadamente de forma lineal con la profundidad). En cualquier caso, bajo esta tensión cortante impulsora, el hielo glacial se deformará, experimentando un flujo viscoso no lineal. La relación entre la cantidad de deformación y la tensión cortante impulsora se puede modelar utilizando la Ley de Flujo de Glen-Nye , que es una ley constitutiva para describir la reología del hielo glacial y establece que:

${\displaystyle {\dot {\epsilon }}_{e}=A\tau _ {e}^{n}}$

En esencia, la tasa de deformación (deformación por unidad de longitud del glaciar) es proporcional a una constante A multiplicada por la tensión cortante basal elevada a la potencia de n, otra constante. ^{[ 9 ]} Típicamente,

${\displaystyle A\approx 2.4\cdot 10^{-24}Pa^{-3}s^{-1}}$y${\displaystyle n\approx 3}$. ^{[ 11 ]}

Cabe señalar que las constantes A y n se basan en observaciones empíricas del movimiento del hielo y no se derivan de leyes físicas. La mayoría de los estudios indican que el valor de n en la ley de potencias debería estar entre 2 y 4.

Esta ley de flujo también puede expresarse en forma tensorial como${\displaystyle \tau _{ij}=2\eta {\dot {\epsilon _{ij}}}}$dónde${\displaystyle \eta ={\frac {1}{2A\tau ^{n-1}}}}$y denominada viscosidad efectiva del hielo. ^{[ 11 ]} En esta expresión,${\displaystyle \tau _{ij}}$representa el tensor de tensión desviadora que experimenta el hielo. La tensión desviadora es el componente de tensión que produce distorsión del material en lugar de un cambio de volumen global (que está representado por el componente de tensión hidrostática). Por lo tanto, vemos que el flujo del hielo y la reología glacial son altamente sensibles a las tensiones de corte dentro del hielo. ^{[ 12 ]} Sin embargo, como se señaló anteriormente, la tensión de corte depende de la presión hidrostática que experimenta el lecho de hielo.

Además de la deformación del glaciar, también existe el deslizamiento basal , que es el movimiento/deslizamiento del glaciar con respecto al lecho rocoso sobre el que se asienta. La velocidad del flujo glaciar es la suma de la deformación y el deslizamiento basal. La resistencia basal describe el trabajo realizado para reducir el flujo glaciar debido al deslizamiento del glaciar a lo largo del lecho rocoso, y depende de muchos factores como las cualidades del lecho rocoso (deformabilidad/dureza del sedimento). ^{[ 13 ]} El agua de deshielo entre el lecho rocoso y el glaciar suele surgir debido a la alta presión normal que derrite el hielo cerca del lecho o al agua que ha viajado a través de grietas glaciares. Esta agua de deshielo lubrica la interfaz entre el glaciar y el lecho rocoso, aumentando las tasas de deslizamiento basal. La proporción del movimiento glaciar que puede atribuirse a la deformación frente al deslizamiento basal depende del entorno del glaciar. Por ejemplo, el movimiento de los glaciares en pendientes frías y empinadas puede atribuirse principalmente al deslizamiento basal, pero en entornos más cálidos y planos, el deslizamiento basal puede contribuir solo al 10-20% del movimiento glaciar. ^{[ 14 ]}

Si el frente de un glaciar avanza más rápido de lo que se derrite, el resultado neto es un avance. El retroceso de un glaciar ocurre cuando se erosiona más material de su frente del que se repone con el flujo hacia esa región.

Los glaciólogos consideran que las tendencias en el balance de masa de los glaciares son más fundamentales que el avance o retroceso de los frentes de glaciares individuales. Desde 1960, se ha producido una notable disminución del volumen total de glaciares en todo el mundo. Esta disminución está correlacionada con el calentamiento global . ^{[ 15 ]} A medida que un glaciar se adelgaza, debido a la pérdida de masa, se ralentiza y la formación de grietas disminuye.

El estudio del movimiento glaciar y las formas del relieve resultantes requiere herramientas de muchas disciplinas diferentes: la geografía física , la climatología y la geología se encuentran entre las áreas que a veces se agrupan y se denominan ciencias de la Tierra .

Durante el Pleistoceno (la última edad de hielo ), enormes capas de hielo llamadas glaciares continentales avanzaron sobre gran parte de la Tierra. El movimiento de estos glaciares continentales creó muchas formas del relieve glacial que hoy nos resultan familiares . A medida que los glaciares se expandían, debido al peso acumulado de nieve y hielo, trituraron y redistribuyeron las rocas superficiales, creando formas del relieve erosivas como estrías , circos glaciares y valles colgantes . Posteriormente, cuando los glaciares retrocedieron, dejando tras de sí su carga de roca triturada y arena, se crearon formas del relieve deposicionales , como morrenas , eskers , drumlins y kames . Los muros de piedra que se encuentran en Nueva Inglaterra (noreste de Estados Unidos ) contienen muchos bloques erráticos glaciares , rocas que fueron arrastradas por un glaciar a muchos kilómetros de su origen rocoso.

En algún momento, si un glaciar alpino se adelgaza demasiado, dejará de moverse. Esto pondrá fin a la erosión basal. El arroyo que nace del glaciar se aclarará a medida que disminuya el sedimento glacial . Los lagos y estanques también pueden ser causados ​​por el movimiento glaciar. Los lagos de origen glaciar se forman cuando un glaciar en retroceso deja tras de sí un trozo de hielo subterráneo. Los lagos represados ​​por morrenas se producen cuando un arroyo (o el deshielo) queda represado por el till glacial .

• crioseísmo
• Terremoto glacial
• Inundación por desbordamiento de lago glacial

• Cómo se forman y fluyen los glaciares
• Tendencias en el balance de masa de los glaciares. Archivado el 2 de enero de 2012 en Wayback Machine.
• Animación del avance glacial
• Avance y retroceso del glaciar Columbia en Prince William Sound.
• Geografía física de las formas del relieve glaciar
• Enlaces a más recursos sobre glaciares en línea. Archivado el 8 de marzo de 2005 en Wayback Machine.