AntarcticGlaciers.org

Dit artikel put weliswaar uit diverse literatuur, maar is grotendeels gebaseerd op een uitstekend overzicht van afkalvingsprocessen door Prof. Doug Benn en collega’s in het tijdschrift Earth Science Reviews. Als u meer wilt weten over het afkalven van gletsjers, dan is dit overzichtsartikel een goed startpunt.

Calving is de glaciologische term voor het mechanische verlies (of simpelweg, het afbreken) van ijs van een gletsjerrand1. Afkalving komt het meest voor wanneer een gletsjer in water uitmondt (d.w.z. meren of de oceaan), maar kan ook op het droge voorkomen, waar het bekend staat als droge afkalving2.

Waarom is afkalven belangrijk?

In gletsjers die uit een meer ontspringen (of zoetwatergletsjers) is afkalven vaak een zeer efficiënt proces van afslijting en vormt het dus een belangrijke factor in de massabalans van gletsjers4-7.

Afkalving is ook belangrijk voor de gletsjerdynamiek en de snelheid waarmee ijs zich terugtrekt1. Afkalvende gletsjers zijn vaak zeer dynamisch, met gedragspatronen (b.v. het oprukken en terugtrekken van gletsjers) die althans gedeeltelijk zijn losgekoppeld van het klimaat4-7.

Verschillen tussen zoetwater- en getijdegletsjers

Vergeleken met mariene (of getijde-) gletsjers, zoals die aan de randen van de ijskappen van Antarctica en Groenland, zijn zoetwatergletsjers gewoonlijk kleiner en trager bewegend. Dit betekent dat, hoewel de processen van afkalving in beide omgevingen zeer vergelijkbaar kunnen zijn, zoetwatergletsjers over het algemeen minder snel afkalven1.

Basisprincipes van afkalven: de breuk van ijs

Voordat afkalven optreedt, groeien kleinere scheuren en breuken in gletsjerijs uit (of planten zich voort) tot grotere gletsjerspleten (zie onderstaande afbeelding). De groei van spleten verdeelt het ijs in blokken die vervolgens van de snuit in een aangrenzend meer vallen (waar ze ijsbergen worden genoemd). De breuk van het ijs heeft dus een belangrijke invloed op de plaats waar het ijs zal afkalven, de grootte van de afgekalfde ijsbergen en hoe vaak het ijs zal afkalven.1

Groei van breuken

Scheuren en breuken in gletsjerijs zullen groeien wanneer de op een breuk werkende spanning groter is dan de breuksterkte van ijs8. Wanneer aan deze voorwaarde is voldaan, zal het ijs op brosse wijze breken, waardoor bestaande scheuren dieper en breder worden. Grote spanningen komen in veel situaties in gletsjers voor. Goede voorbeelden zijn: wanneer gletsjerijs als gevolg van stroming wordt uitgebreid (‘uit elkaar getrokken’) of samengedrukt (‘samengeperst’).

Met water gevulde crevasses

Water speelt een sleutelrol bij de diepte van crevasses en de kans op afkalven (zie onderstaand diagram). In een watervrije crevasse wordt de spanning op de top van de crevasse gecompenseerd door het gewicht van het overliggende ijs. Hierdoor sluit een breuk zich. Maar in een met water gevulde spleet compenseert de druk van het water het gewicht van het ijs. Hierdoor kan een crevasse zich dieper in het ijs uitstrekken, en vaak tot aan de gletsjerbedding8.

Afkalvingsprocessen

Er zijn verschillende belangrijke afkalvingsmechanismen bij zoetwatergletsjers, die alle te maken hebben met de spanning aan het uiteinde van de gletsjer1.

Strekking en crevassing van ijs

Bij een gletsjer aan het einde van een meer aan de grond, wordt de ijsstroom gewoonlijk sneller (door basaal glijden) in de buurt van de snuit. Dit gebeurt omdat de snuit bijna drijft in het water van het meer, waardoor de wrijvingsweerstand aan de bedding afneemt1,9. De snellere stroming nabij de terminus zorgt ervoor dat het ijs zich “uitstrekt” en dat gletsjerspleten zich door de gletsjer verspreiden (zie onderstaand diagram). Dit proces, dat bekend staat als longitudinale uitrekking, leidt tot sterk gecremeerde gletsjersnuiten (zie onderstaande afbeelding). Afkalving vindt plaats langs de door crevassing gevormde zwakke plekken1,9,10.

Spleten kunnen zich ook vormen in gebieden verder op de gletsjer, zoals in icefalls, waar ijs snel over steil terrein stroomt8. De crevasses die in icefalls worden gevormd, vormen waarschijnlijke gebieden voor het afkalven van ijsbergen wanneer zij zich omlaag gletsjerafwaarts naar het eindpunt bewegen (zie onderstaand diagram)1.

Onevenwichtige krachten aan het eindpunt van de gletsjer

Aan het eindpunt van een drijvende gletsjer zijn de naar buiten gerichte cryostatische druk (d.w.z. de druk uitgeoefend door ijs) en de naar binnen gerichte hydrostatische druk (d.w.z. de druk uitgeoefend door water) uit balans (zie onderstaand diagram)11. Onder de waterlijn van het meer is de hydrostatische druk gedeeltelijk in evenwicht met de cryostatische druk. Boven de waterlijn is er echter zeer weinig naar binnen gerichte kracht (uit de atmosfeer) om de cryostatische druk te compenseren11. Dit gebrek aan evenwicht creëert een zone van hoge spanning aan het ijsoppervlak, waardoor spleten ontstaan en afkalving wordt bevorderd.1

Ondersnijding van een eindijsklif

Gletsjerijs op of onder een meerwaterlijn smelt vaak sneller dan het ijs boven een meerwaterlijn. Door het smelten van de waterlijn wordt vaak een inkeping geërodeerd die de afkalvende ijsklif ondersnijdt (zie onderstaande afbeelding)6,12,13. Eenmaal ondergesneeuwd, kan afkalving optreden door het naar voren vallen van overhangende ijsblokken, of wanneer het dak van een waterlijninkeping instort1.

Waterlijninkervingen ontstaan vaak in de zomer, maar houden op zich te vormen in de winter wanneer de temperatuur van het gletsjermeer koeler is en/of wanneer het oppervlak van het meer dichtvriest. Afkalving door erosie van de inkeping heeft daarom de neiging een seizoenspatroon te volgen6,12,13.

Drijvende krachten aan het eindpunt van een gletsjer

Wanneer het oppervlak van een gletsjer dunt tot onder het niveau dat nodig is voor ijsflotatie, zal de rand drijfvermogen krijgen en van de bedding worden opgetild7. Als het oppervlak dunner wordt, neemt de opwaartse druk toe, wat leidt tot grote buigkrachten bij de aanaardingslijn, de groei van grote gletsjerspleten en uiteindelijk afkalving7. Dit proces levert vaak grote ijsbergen op.

Buoyantiekrachten kunnen ook leiden tot afkalving onder het oppervlak van het meer. Onderwaterafkalving treedt vaak op waar zich een ‘ijsvoet’ heeft ontwikkeld als gevolg van afkalvingsverliezen boven de waterlijn (b.v. door kerf-erosie en omvallende ijsrotsen). Door het verlies van ijs boven de waterlijn neemt de druk van de ijsvloer op de ‘ijsvoet’ af, waardoor opwaartse drijvende krachten het ijs kunnen breken en afkalving kunnen veroorzaken1. Bij dergelijke gebeurtenissen kunnen ijsbergen snel naar het meeroppervlak schieten en soms honderden meters van het ijsfront tevoorschijn komen.