AntarcticGlaciers.org

Denne artikel er baseret på en bred vifte af litteratur, men er i vid udstrækning baseret på en fremragende gennemgang af kalvningsprocesser af professor Doug Benn og kolleger i tidsskriftet Earth Science Reviews. Hvis du ønsker at vide mere om kalvning af gletsjere, vil denne oversigtsartikel være et godt udgangspunkt.

Kalvning er den glaciologiske betegnelse for det mekaniske tab (eller blot afbrydelse) af is fra en gletsjerrand1. Kalvning er mest almindelig, når en gletsjer løber ud i vand (dvs. søer eller havet), men kan også forekomme på tørt land, hvor det kaldes tørkalvning2.

Hvorfor er kælvning vigtig?

I sø-terminerende (eller ferskvands-) gletsjere er kælvning ofte en meget effektiv ablationsproces og er derfor en vigtig kontrol for gletsjernes massebalance4-7.

Kælvning er også vigtig for gletsjerdynamikken og isens tilbagetrækningshastighed1. Kalvende gletsjere er ofte meget dynamiske med adfærdsmønstre (f.eks. gletsjerfremgang og -tilbagetrækning), der i det mindste delvist er afkoblet fra klimaet4-7.

Forskelle mellem ferskvands- og tidevandsgletsjere

I forhold til hav-terminerende gletsjere (eller tidevandsgletsjere), som f.eks. dem på randen af de antarktiske og grønlandske iskapper, er ferskvandsgletsjere normalt mindre og langsommere bevægelige. Det betyder, at selv om kælvningsprocesserne kan være meget ens i begge miljøer, har ferskvandsgletsjere tendens til at have lavere kælvningshastigheder1.

Kalkning: isens brud

Hvor kælvning finder sted, vokser (eller forplanter) mindre revner og brud i gletsjeris sig til større sprækker (se billedet nedenfor). Væksten af sprækker opdeler effektivt isen i blokke, som efterfølgende falder fra snuden ud i en tilstødende sø (hvor de kaldes isbjerge). Derfor er isens brud en vigtig faktor for, hvor der vil ske kælvning, størrelsen af kælvede isbjerge, og hvor ofte der sker kælvning.1.

Vækst af brud

Sprækker og brud i gletsjeris vil vokse, når spændingen, der virker på et brud, er større end isens brudstyrke8. Når denne betingelse er opfyldt, vil isen briste på en skør måde, hvilket får eksisterende revner til at blive dybere og bredere. Store spændinger forekommer i mange situationer i gletsjere. Gode eksempler er: hvor gletsjeris udvides (“trækkes fra hinanden”) eller komprimeres (“presses sammen”) som følge af strømning.

Vandfyldte sprækker

Vand spiller en afgørende rolle for sprækkernes dybde og sandsynligheden for kælvning (se diagrammet nedenfor). I en vandfri spalte opvejes spændingerne ved spaltens spids af vægten af den overliggende is. Dette får en revne til at lukke sig. I en vandfyldt spalte opvejer vandtrykket imidlertid vægten af isen. Dette gør det muligt for en spalte at strække sig dybere ind i isen og ofte til gletsjerbunden8.

Kalvningsprocesser

Der er flere hovedkalvningsmekanismer ved ferskvandsgletsjere, som alle er relateret til stress ved gletsjerterminalen1.

Strækning og sprækkelse af isen

På en grundstødt sø-terminalgletsjer bliver isstrømmen almindeligvis hurtigere (på grund af basal glidning) nær snuden. Dette sker, fordi snuden er tæt på at flyde i søens vand, hvilket reducerer gnidningsmodstanden ved bunden1,9. Den hurtigere strømning nær terminus får isen til at “strække sig ud” og sprækker sig gennem gletsjeren (se diagrammet nedenfor). Denne proces, der er kendt som langsgående udstrækning, skaber stærkt sprækkede gletsjersnuder (se billedet nedenfor). Kalvning sker langs de svaghedslinjer, der er dannet af sprækkerne1,9,10.

Skrevasser kan også dannes i områder længere oppe ad gletsjeren, f.eks. i isfald, hvor isen flyder hurtigt over stejlt terræn8. De sprækker, der dannes i isfald, udgør sandsynlige zoner for kælvning, når de bevæger sig ned ad gletsjeren mod terminus (se diagrammet nedenfor)1.

Kraftubalancer ved gletsjerterminus

På en flydende gletsjers terminus er det udadrettede kryostatiske tryk (dvs. det tryk, der udøves af isen) og det indadrettede hydrostatiske tryk (dvs. det tryk, der udøves af vandet) ude af balance (se diagrammet nedenfor)11 . Under søens vandlinje udligner det hydrostatiske tryk til dels det kryostatiske tryk. Over vandlinjen er der imidlertid kun meget lidt indadrettet kraft (fra atmosfæren) til at modvirke det kryostatiske tryk11. Denne ubalance skaber en zone med høj spænding ved isens overflade, hvilket åbner sprækker og fremmer kælvning1.

Underskæring af en terminal isklint

Gletscheris ved eller under en søens vandlinje smelter ofte hurtigere end isen over en søens vandlinje. Smeltning ved vandlinjen vil ofte erodere et hak, der underskærer den kalvende isklippe (se billedet nedenfor)6,12,13. Når de er blevet underskåret, kan kalvning ske ved, at overhængende isblokke vælter fremad, eller når taget af et vandlinjeknæk kollapser1.

Vandlinjeknæk opstår ofte om sommeren, men ophører med at blive dannet om vinteren, når temperaturen i gletsjersøen er køligere og/eller når søens overflade fryser til. Kalvning ved erosion af hak har derfor tendens til at følge et sæsonbestemt mønster6,12,13.

Bårenhedskræfter ved en gletsjerterminus

Hvor en gletsjeroverflade udtyndes til under det niveau, der er nødvendigt for isens flydeevne, vil kanten blive flydende og løfte sig fra bunden7. Hvis overfladen fortsætter med at blive tyndere, øges opdriften, hvilket medfører store bøjningskræfter ved grundstødningslinjen, vækst af store sprækker og til sidst kalvning7. Denne proces giver ofte store isbjerge.

Svævningskræfter kan også forårsage kælvning under søoverfladen. Undervandskælvning forekommer ofte, hvor der er opstået en “isfod” som følge af kælvningstab over vandlinjen (f.eks. på grund af kerneerosion og væltende isklipper). Tabet af is over vandlinjen mindsker trykket fra isen ovenpå isen, som presser ned på “isfoden”, hvilket gør det muligt for opadrettede flydekræfter at bryde isen og forårsage kalvning1. Ved sådanne hændelser kan isbjerge hurtigt skyde op til søens overflade og undertiden dukke op 100 meter væk fra isfronten.