Лед встречается во всем мире в самых разных формах. Более чем просто замерзшая вода, различные формы льда рассказывают историю своей окружающей среды, поскольку они меняются в зависимости от сезона, и показывают тенденции изменения климата на Земле.
Ученые изучают образцы керна, извлеченные из глубин крупных ледяных образований, таких как ледяные шапки и ледники, чтобы выяснить, как местный климат изменился за сотни лет, и помочь предсказать, как климат изменится в будущем, сказала Мелисса Хейдж, экологическая ученый и доцент Оксфордского колледжа Университета Эмори в Грузии.
Здесь мы определяем общие термины, которые описывают различные типы ледяных образований, найденных по всему миру.
Ледники
По данным Национального центра данных по снегу и льду (NSIDC), ледники - это большие пресноводные ледяные массы на земле, которые образуются в результате падающего снега, который в конечном итоге становится настолько тяжелым, что сжимается в лед. Размеры ледников варьируются от длины футбольного поля (120 ярдов или 110 метров) до нескольких сотен миль и могут быть найдены на каждом континенте.
Технически говоря, ледники представляют собой небольшие формы ледяных шапок и ледяных щитов, которые представляют собой большие ледяные массы, которые медленно ползут по ландшафту, независимо от того, что под ними. Эти медленные ледяные гиганты могут пересекать целые горные цепи и даже активные вулканы, согласно Бенджамину Эдвардсу, вулканологу в Дикинсон-колледже в Пенсильвании, который изучает взаимодействие между ледниками и вулканами.
Ледники перестают расти там, где они встречаются с океаном, а более теплая соленая вода тает на краю замерзшей пресноводной массы. По словам Джастина Бертона, физика из колледжа Эмори в Джорджии, который изучает физику потери ледников, потепление температуры океана повысило скорость таяния ледников и других ледяных образований, таких как айсберги и шельфовые ледники, в океане или рядом с ним. Ледники являются одним из лучших показателей состояния окружающей среды для изменения климата из-за видимых изменений, которые они претерпевают во временных масштабах, составляющих всего несколько дней.
Айсберги
Согласно Национальному управлению океанических и атмосферных исследований (NOAA), айсберги - это большие, плавающие массы пресноводного льда, которые откололись от ледников, ледяных щитов или шельфовых ледников и упали в океан. Чтобы называться айсбергом, масса льда должна подниматься более чем на 16 футов (4,9 м) над уровнем моря, иметь толщину от 98 футов до 164 футов (30–50 м) и покрывать площадь не менее 5 382 квадратных футов ( 500 кв. М).
По данным NSIDC, кусочкам льда, которые слишком малы, чтобы их можно было отнести к айсбергу, дают более яркие названия. Например, «куски берги», как правило, представляют собой куски льда, которые откололись от айсберга и имеют ширину менее 5 метров. «Гроулеры» - это кусочки льда, которые немного меньше размером с пикап; и куски "дерзкого льда" - это фрагменты, которые имеют ширину менее 6,5 футов (2 м).
Айсберги также могут быть табличными по форме, что указывает на то, что айсберг оторвался от края ледяного шельфа. Эти большие, прямоугольные формы льда, также известные как ледяные острова в Арктике, обычно имеют плоские вершины с почти перпендикулярными сторонами.
Ледяной лист
Ледяные щиты являются крупнейшими ледяными образованиями в мире. По данным NSIDC, эти огромные ледяные равнины покрывают более 20 000 квадратных миль (50 000 квадратных километров). На Земле есть только три ледяных щита, которые покрывают Гренландию, Западную Антарктиду и Восточную Антарктиду. В течение последнего ледникового периода ледовые щиты также покрывали большие территории Северной Америки, Южной Америки и Северной Европы.
В совокупности более 99 процентов пресной воды на Земле в настоящее время хранится в ледяных щитах Гренландии и Антарктиды, согласно NSIDC. По оценкам ученых, если бы растаял только ледяной покров Гренландии, уровень моря поднялся бы примерно на 20 футов (6 м), а если бы оба ледяных покрова Антарктики растаяли, уровень моря поднялся бы на 200 футов (60 м). Однако таяние ледяных покровов займет несколько сотен лет.
За последние несколько десятилетий части ледяного покрова над Антарктидой неуклонно таяли. Хотя может показаться, что растаяло лишь сравнительно небольшое количество ледяного покрова, этого достаточно, чтобы вызвать увеличение высоты континента, так же, как Исландия в конце последнего ледникового периода, сказал Эдвардс в прямом эфире Science. В это время Исландия пережила период усиления вулканизма, возможно, из-за того, что кора восстановилась после того, как лед больше не давил на нее. По словам Эдвардса, тот же результат может стать проблемой для Западной Антарктиды, «хотя мы недостаточно хорошо понимаем эту область, чтобы знать наверняка».
Ледяные шапки и ледяные поля
Ледяные шапки - это ледяные щиты размером менее 20 000 кв. Миль (50 000 кв. Км). Эти ледяные структуры обычно формируются в полярных регионах, которые в основном плоские и на больших высотах, согласно NSIDC. Исландия, например, в основном покрыта ледяными шапками. Ледяная шапка Vatnajökull на восточной стороне Исландии является самой большой ледяной шапкой в Европе, покрывая около 3127 квадратных миль (8 100 квадратных километров) и в среднем 1300 футов (400 м) толщиной.
По данным Службы национальных парков (NPS), ледяные поля и ледяные шапки очень похожи по размеру и местоположению и отличаются только тем, как ледяной покров влияет на окружающую среду. Ледяные поля содержат горы и горные хребты, которые выходят из ледяной поверхности и изменяют то, как лед течет, подобно большому валуну, выглядывающему над поверхностью потока, заставляя воду течь вокруг него. Ледяные шапки, с другой стороны, строятся на вершине любой местности и растягиваются от их центра.
Ледяной меланж
По словам Бертона, ледяной меланж - это по сути гигантская слякоть, которая образуется в ледниковых фьордах, состоящих из морского льда, айсбергов и более мелких родственников айсбергов. Меланж образуется, когда океанические течения или приземные ветры не могут вывести массу льда из фьорда, образуя частичную границу между ледником и океаном.
По словам Бертона, ледяные меланжи считаются крупнейшим в мире сыпучим материалом из-за большого количества взвешенного осадка и жидкости, которые содержатся в ледяной слякоти.
Поскольку ледяные меланжи не являются твердым льдом, относительно более теплая вода океана может просачиваться сквозь лед к поверхности ледника. Эта характеристика означает, что ледяной меланж имеет большое влияние на то, сколько ледника распадается и сколько пресной воды поступает в фьорд.
Ледяной шельф
По данным NSIDC, большинство шельфовых ледников Земли находится вокруг побережья Антарктиды, но их также можно найти везде, где наземный лед, такой как ледник, впадает в холодный океан. Полки сделаны из плавающих слоев льда, которые соединяются с сушей. Они образуются, когда лед медленно течет из ледников и ледяных потоков в океан, но лед не тает сразу из-за низких температур океана. Затем полки создаются из дополнительного льда, вытекающего из ледников.
Ледяные потоки
Ледяные потоки - это реки ледяных щитов, которые текут относительно быстрее, чем окружающие льды, и, как правило, движутся в среднем около 800 км в год.
Ледник Якобсхавн в Гренландии, самый быстро протекающий ледник в мире, иногда классифицируется как ледяной поток. Согласно статье 2014 года, опубликованной в журнале «Криосфера», Якобсхавн движется со скоростью около 10,5 миль (17 км) в год.
Морской лед
Морской лед - это замерзшая соленая вода, встречающаяся в отдаленных полярных океанах. По данным NSIDC, она покрывает в среднем около 9,65 миллионов квадратных миль (25 миллионов квадратных километров) Земли в год.
По данным Обсерватории Земли НАСА, морской лед жизненно важен для экосистем и климата полярных регионов, а также может влиять на циркуляцию океана и погоду. Эти куски морского льда уменьшают эрозию шельфовых ледников и ледников вблизи береговой линии, сводя к минимуму волны и ветер, и создают изолирующую поверхность, чтобы уменьшить испарение воды и потери тепла в атмосферу. В теплые летние месяцы таяние морского льда высвобождает питательные вещества обратно в океан и подвергает поверхность океана воздействию солнечных лучей, которые стимулируют рост фитопланктона, являющегося основой морской пищевой сети.
Поскольку климат Земли претерпевает быстрые изменения, морской лед тает быстрее, чем он может замерзнуть. По словам Эдвардса, это особенно очевидно в Арктике, где температура океана и земли растут быстрее, чем в любом другом месте на Земле.
Снежный ком земля
По данным Дартмутского научного журнала, замороженная Земля по прозвищу Земля снежного кома относится к периодам времени в геологической записи, когда большинство, если не вся, планеты были заморожены.
«Четыре ледниковых периода, от 750 до 580 миллионов лет назад, возможно, были настолько суровыми, что вся поверхность Земли, от полюса до полюса, включая океаны, полностью замерзла», - сказал Хейдж. «Как только полярные океаны начали замерзать, больше солнечного света отражалось от белых ледяных поверхностей, и охлаждение усиливалось».
Ученые подсчитали, что средняя температура на Земле упала до минус 58 градусов по Фаренгейту (минус 50 градусов по Цельсию) в эти периоды и что водный цикл (цикл, в котором вода проходит между атмосферой, сушей и океанами) отключается.
Но есть некоторые споры относительно того, была ли Земля полностью замерзшей твердой или все еще были пятна мокрой или открытой воды на экваторе, где солнечный свет мог войти в воду и позволить некоторым организмам выжить.
Ученые считают, что в какой-то момент уровень углекислого газа в атмосфере увеличился, скорее всего, из-за вулканов, которые повысили температуру достаточно, чтобы возобновить водный цикл. По словам Хейджа, увеличение количества водяного пара в воздухе, в дополнение к двуокиси углерода, вызвало период безудержного нагревания, в результате которого глобальные температуры увеличились до 122 градусов F (50 градусов C) в течение нескольких сотен лет. Незначительные легкие изменения в орбите или осевом наклоне Земли в конечном итоге довели среднюю температуру планеты до текущей поддерживающей температуру 58,6 градусов F (14,9 градусов C).
Исследования показывают, что огромный взрыв жизни, известный как кембрийский взрыв, произошел в конце периода снежного кома, согласно Музею палеонтологии Калифорнийского университета. Это самый ранний известный период в истории окаменелостей, в котором основные группы животных (такие как брахиоподы и трилобиты) впервые появляются в течение геологически короткого периода времени (приблизительно 40 миллионов лет).
