Ez a cikk, bár sokféle szakirodalomra támaszkodik, nagyrészt Doug Benn professzor és munkatársai által az Earth Science Reviews folyóiratban megjelentetett kiváló áttekintésen alapul. Ha többet szeretne megtudni a gleccserek kalvingjáról, ez az áttekintő cikk remek kiindulópont lehet.
A kalving a gleccserek peremén lévő jég mechanikus elvesztésének (vagy egyszerűen letörésének) gleccsertani kifejezése1. A kalving leggyakrabban akkor fordul elő, amikor egy gleccser vízbe (azaz tavakba vagy az óceánba) ömlik, de előfordulhat szárazföldön is, ahol száraz kalvingnak nevezik2.
A Perito Moreno gleccser kalvingpereme az argentin Patagóniában. Fénykép: Liam Quinn
Miért fontos a borjadzás?
A tó végi (vagy édesvízi) gleccsereken a borjadzás gyakran nagyon hatékony ablációs folyamat, és ezért a gleccser tömegegyensúlyának fontos szabályozója4-7.
A borjadzás a gleccser dinamikája és a jégvisszahúzódás sebessége szempontjából is fontos1. A kálváló gleccserek gyakran igen dinamikusak, viselkedésük (pl. a gleccser előrenyomulása és visszahúzódása) legalábbis részben független az éghajlattól4-7.
Különbségek az édesvízi és a dagályos gleccserek között
A tengerbe torkolló (vagy dagályos) gleccserekhez képest, mint például az antarktiszi és grönlandi jégtakaró peremén található gleccserek, az édesvízi gleccserek általában kisebbek és lassabban mozognak. Ez azt jelenti, hogy bár a borulás folyamata nagyon hasonló lehet mindkét környezetben, az édesvízi gleccserek borulási sebessége általában alacsonyabb1.
A borulás alapjai: a jég törése
A borulás bekövetkezése előtt a gleccserjég kisebb repedései és törései nagyobb hasadékokká nőnek (vagy terjednek) (lásd az alábbi képet). A hasadékok növekedése gyakorlatilag tömbökre osztja a jeget, amelyek később a torkolatból egy szomszédos tóba zuhannak (ahol jéghegyként ismertek). Ezért a jég törése fontos irányítója annak, hogy: hol fog bekövetkezni a borjadzás, mekkora lesz a borjadzó jéghegyek mérete, és milyen gyakran fordulnak elő borjadzási események1.
A Fjallsjökull (Izland) erősen hasadékos orra, a jégtömbökkel, amelyek készen állnak arra, hogy borjadzási események során kiszabaduljanak. Fénykép: Wojciech Strzelecki
Törések növekedése
A gleccserjégben lévő repedések és törések akkor nőnek, ha a törésre ható feszültség nagyobb, mint a jég törési szilárdsága8. Ha ez a feltétel teljesül, a jég törékeny módon törik, és a meglévő repedések mélyebbé és szélesebbé válnak. A gleccserekben számos helyzetben nagy feszültségek lépnek fel. Jó példák erre: amikor a gleccserjég az áramlás következtében megnyúlik (“széthúzódik”) vagy összenyomódik (“összepréselődik”).
Példa nagy törésekre a Goldbergkees Gletscher orrában az osztrák Alpokban. Fénykép: Ewald Gabardi
Vízzel teli hasadékok
A víz kulcsszerepet játszik a hasadékok mélységében és a borjadzás valószínűségében (lásd az alábbi ábrát). A vízmentes hasadékban a hasadék csúcsánál fellépő feszültséget a felette lévő jég súlya ellensúlyozza. Ez a törés bezáródását okozza. A vízzel teli hasadékban azonban a víz nyomása ellensúlyozza a jég súlyát. Ez lehetővé teszi, hogy a hasadék mélyebbre nyúljon a jégbe, és gyakran a gleccserfenékig8.
A hasadékok gyakran a kiterjedt gleccseráramlás miatt nyílnak meg, ami a jég “megnyúlását” vagy széthúzását okozza. A vízmentes hasadékban a jég súlya kényszeríti a törést, hogy bezáródjon. Ezzel szemben egy vízzel teli hasadékban a hozzáadott víznyomás ellensúlyozza a jég súlyát, lehetővé téve a törés mélyülését. (a 8. hivatkozásból módosított ábra)
Maródási folyamatok
Az édesvízi gleccsereknél több fő maródási mechanizmus létezik, amelyek mindegyike a gleccser végpontján lévő feszültséggel függ össze1.
A jég nyúlása és hasadása
A tó végpontján lévő gleccsereknél a jég áramlása általában gyorsabbá válik (a bazális csúszás miatt) a torkolat közelében. Ez azért történik, mert a torkolat közel van ahhoz, hogy a tó vizében ússzon, ami csökkenti a súrlódási ellenállást a mederben1,9. A gyorsabb áramlás a végpont közelében azt okozza, hogy a jég “kinyúlik”, és a gleccseren hasadékok terjednek (lásd az alábbi ábrát). Ez a hosszirányú megnyúlásként ismert folyamat erősen hasadékos gleccsercsúcsokat hoz létre (lásd az alábbi képet). A jégkálválás a hasadékképződés által kialakított gyengeségvonalak mentén történik1,9,10.
A gleccser peremének közelében a jég gyorsabb áramlása – a csökkent alapvonali ellenállás miatt – a jég megnyúlását és a hasadékok megnyílását okozza. Ha a feszültségek nagyok, a hasadékok a gleccseren keresztül terjednek, és bekövetkezik a borjadzás.
A chilei Patagóniában található Grey-gleccser erősen hasadékos végpontja részben a jég hosszirányú megnyúlása miatt alakult ki. Fénykép: NASA Earth Observatory
A gleccseren feljebb eső területeken is kialakulhatnak hasadékok, például jégzuhatagokban, ahol a jég gyorsan áramlik a meredek terepen8. A jégzuhatagokban kialakult hasadékok a gleccser végpontja felé lefelé haladva valószínűsíthető kalvingzónákat biztosítanak (lásd az alábbi ábrát)1.
A meredek terepen, például jégzuhatagokban kialakult hasadékok a gleccser végpontjához érve valószínűsíthető jéghegy kalvingzónákat biztosítanak. T1 = jégzuhatagban kialakuló hasadékok. T2 = a hasadékok lefelé mozognak a gleccseren, és elősegítik a jégtörést.
A gleccser végpontján fellépő erőegyensúlyhiány
A lebegő gleccser végpontján a kifelé irányuló kriosztatikus nyomás (azaz a jég által kifejtett nyomás) és a befelé irányuló hidrosztatikus nyomás (azaz a víz által kifejtett nyomás) nincs egyensúlyban (lásd az alábbi ábrát)11 . A tó vízvonala alatt a hidrosztatikus nyomás részben kiegyenlíti a kriosztatikus nyomást. A vízvonal felett azonban nagyon kevés a befelé irányuló (légköri) erő, amely ellensúlyozná a kriosztatikus nyomást11. Ez az egyensúlyhiány nagy feszültségű zónát hoz létre a jég felszínén, ami hasadékokat nyit meg és elősegíti a jégkárhozást1.
A kifelé irányuló kriosztatikus nyomás és a befelé irányuló hidrosztatikus nyomás közötti különbségeket szemléltető ábra. A tó vízvonala felett a légkör csak kis mértékben ellensúlyozza a kriosztatikus nyomást, ami nagy feszültséget eredményez a végponti jégszirtben és a borjadzáshoz vezet.
A végponti jégszirt alulvágása
A tó vízvonalánál vagy az alatt gyakran gyorsabban olvad a gleccser jege, mint a tó vízvonala feletti jég. A vízvonal olvadása gyakran erodál egy bevágást, amely alávágja a kálváriás jégszirtet (lásd az alábbi képet)6,12,13. Az alulvágás után a borjadzás a túlnyúló jégtömbök előrebukásával következhet be, vagy amikor a vízvonal bevágás teteje összeomlik1.
A vízvonal bevágások gyakran nyáron alakulnak ki, de télen, amikor a gleccsertó hőmérséklete hűvösebb és/vagy a tó felszíne befagy, megszűnnek. A rovátkák eróziójával történő kálválás ezért általában szezonális mintázatot követ6,12,13.
Példa egy termo-eróziós rovátkára, amelyet a terminális jégszirtbe vágtak. Fénykép: Michael Clarke
A tó vízvonalánál vagy az alatt olvadás a terminális jégszirtbe (T1) vágott bevágást erodálhat. Ahogy a bevágás idővel növekszik, a jégszikla instabillá válik, és a tömbök kifelé dőlnek (T2).
Egy jégalagút tetejének összeomlása miatt bekövetkezett jégkár a Perito Moreno gleccsernél Argentínában, Patagóniában. Fénykép: Rafael Bernstein
A felhajtóerők a gleccser végpontján
Ahol a gleccser felszíne a jég lebegéséhez szükséges szint alá vékonyodik, a perem felhajtóerőssé válik és kiemelkedik a mederből7. Ha a felszín tovább vékonyodik, a felhajtóerő növekszik, ami nagy hajlítóerőket okoz a talajvonalnál, nagy hasadékok növekedését, és végül borjadzást7. Ez a folyamat gyakran nagy jéghegyeket eredményez.
A felhajtóerő nagy hajlítóerőket okozhat a gleccser alapvonalánál, amikor a gleccser felszíne a lebegés szintjére esik. E folyamat során nagyméretű táblás jéghegyek szabadulnak fel.
A felhajtóerők a tó felszíne alatt is okozhatnak kalvingot. A vízfelszín alatti borjadzás gyakran ott következik be, ahol a vízvonal feletti borjadzási veszteségek miatt (pl. a bevágási erózió és a felboruló jégsziklák miatt) “jégláb” alakult ki. A vízvonal feletti jégveszteség csökkenti a “jéglábra” nyomó jégtakaró nyomását, így a felfelé ható felhajtóerők törik meg a jeget és okozzák a borjadzást1. Ilyen események során a jéghegyek gyorsan a tó felszínére lőhetnek, és néha több száz méterrel a jégfronttól távolabb is megjelenhetnek.
A felhajtóerők a vízvonal feletti jégveszteség és a jégtakaró feletti nyomás csökkenése miatt a víz alatti “jégláb” kalvingját okozzák.
Benn, D.I., Warren, C.R. and Mottram, R.H., 2007. Borjadzó folyamatok és a borjadzó gleccserek dinamikája. Earth-Science Reviews, 82, 143-179.
Diolaiuti, G., Smiraglia, C., Vassena, G. és Motta, M., 2004. Száraz borjadzási folyamatok a Strandline-gleccser jégszirtjénél Észak-Viktória-föld, Antarktisz. Annals of Glaciology, 39, 201-208.
Warren, C.R., 1994. Édesvízi borjadzás és anomális gleccseringadozások: a Moreno és Ameghino gleccserek közelmúltbeli viselkedése, Patagónia. The Holocene, 4, 422-429.
Naruse, R. és Skvarca, P., 2000. A vékonyodó és visszahúzódó Glaciar Upsala, egy patagóniai lacustrine calving gleccser dinamikai jellemzői Dél-Patagóniában. Arctic, Antarctic, and Alpine Research, 32, 485-491.
Warren, C.R. és Kirkbride, M.P., 2003. Calving speed and climate sensitivity of New Zealand lake-calving glaciers. Annals of Glaciology, 36, 173-178.
Boyce, E.S., Motyka, R.J. és Truffer, M., 2007. Flotation and retreat of a lake-calving terminus, Mendenhall Glacier, Southheast Alaska, USA. Journal of Glaciology, 53, 211-224.
Benn, D.I. és Evans, D.J.A., 2010. Glaciers and Glaciation. Routledge. pp. 802.
O’Neel, S., Pfeffer, W.T., Krimmel, R. és Meier, M., 2005. Fejlődő erőegyensúly az alaszkai Columbia-gleccsernél a gyors visszavonulás során. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 110(F3).
Warren, C. és Aniya, M., 1999. Dél-Amerika déli részének borjadzó gleccserei. Global and Planetary Change, 22, 59-77.
Reeh, N., 1968. Az úszó gleccserek és jégtáblák jégkalászáról. Journal of Glaciology, 7, 215-232.
Kirkbride, M.P. és Warren, C.R., 1997. Kálválási folyamatok egy megfeneklett jégszirtnél. Annals of Glaciology, 24, 116-121.
Haresign, E. és Warren, C.R., 2005. Olvadási sebességek a borjadzás végpontjain: tanulmány a chilei Patagóniában található Glaciar Leónon. Geological Society, London, Special Publications, 242, 99-109.