Lód występuje na całym świecie w różnych formach. Różne formy lodu to coś więcej niż tylko zamarznięta woda. Opowiadają historię swojego środowiska, zmieniając się wraz z porami roku i pokazując trendy zmieniającego się klimatu na Ziemi.
Naukowcy badają podstawowe próbki pobrane z głębin dużych formacji lodowych, takich jak czapy lodowe i lodowce, aby odkryć, jak zmienił się lokalny klimat na przestrzeni setek lat i pomóc przewidzieć, jak zmieni się klimat w przyszłości, powiedziała Melissa Hage, środowisko naukowiec i profesor nadzwyczajny na Oxford College of Emory University w Gruzji.
Tutaj definiujemy wspólne terminy opisujące różne rodzaje formacji lodowych na całym świecie.
Lodowce
Lodowce są dużymi, słodkowodnymi masami lodowymi na lądzie, które powstają z padającego śniegu, który ostatecznie staje się tak ciężki, że zostaje skompresowany w lód, zgodnie z National Snow and Ice Data Center (NSIDC). Lodowce mają rozmiary od około długości boiska do piłki nożnej (120 jardów lub 110 metrów) do kilkuset mil długości i można je znaleźć na każdym kontynencie.
Technicznie rzecz biorąc, lodowce są mniejszymi formami czap lodowych i pokryw lodowych, z których wszystkie są dużymi masami lodu, które powoli pełzają po krajobrazie, niezależnie od tego, co jest pod nimi. Zdaniem Benjamina Edwardsa, wulkanologa z Dickinson College w Pensylwanii, ci wolno poruszający się lodowi olbrzymy mogą przemierzać całe łańcuchy górskie, a nawet aktywne wulkany, który bada interakcje między lodowcami a wulkanami.
Lodowce przestają rosnąć tam, gdzie spotykają się z oceanem, a cieplejsza woda morska topi krawędź zamarzniętej masy słodkiej wody. Według ocieplenia temperatur oceanów tempo topnienia lodowców i innych formacji lodowych, takich jak góry lodowe i szelfy lodowe w oceanie lub obok niego, twierdzi Justin Burton, fizyk z Emory College w Georgii, który bada fizykę utraty lodowców. Lodowce są jednym z najlepszych wskaźników środowiskowych dla zmian klimatu, ze względu na widoczne zmiany, które przechodzą w czasie w ciągu kilku dni.
Góry lodowe
Góry lodowe to duże, unoszące się masy lodu słodkowodnego, które złamały się poza lodowcami, pokrywami lodowymi lub szelfami lodowymi i spadły do oceanu, zgodnie z danymi National Nationalic and Atmospheric Administration (NOAA). Aby nazywać się górą lodową, masa lodowa musi unosić się na wysokości ponad 4,9 metra nad poziomem morza, mieć od 30 do 50 metrów grubości i obejmować powierzchnię co najmniej 5 382 stóp kwadratowych ( 500 m kw.).
Kawałki lodu, które są zbyt małe, aby można je było sklasyfikować jako górę lodową, mają bardziej kolorowe nazwy, zgodnie z NSIDC. Na przykład „bergy bit” to zazwyczaj kawałki lodu, które oderwały się od góry lodowej i mają mniej niż 15 stóp (5 m) średnicy. „Rykacze” to kawałki lodu, które są nieco mniejsze, mniej więcej wielkości furgonetki; a fragmenty „zuchwałego lodu” to fragmenty o średnicy poniżej 6,5 stóp (2 m).
Góry lodowe mogą mieć również kształt tabelaryczny, co wskazuje, że góra lodowa oderwała się od krawędzi półki lodowej. Te duże, prostokątne formy lodowe, zwane także lodowymi wyspami w Arktyce, zwykle mają płaskie szczyty o prawie prostopadłych bokach.
Pokrywa śnieżna
Lodowce są największymi formacjami lodowymi na świecie. Te ogromne równiny lodu pokrywają ponad 20 000 mil kwadratowych (50 000 km kwadratowych), zgodnie z NSIDC. Na Ziemi są tylko trzy pokrywy lodowe, które obejmują Grenlandię, Antarktydę Zachodnią i Antarktydę Wschodnią. Podczas ostatniej epoki lodowcowej pokrywy lodowe obejmowały również duże obszary Ameryki Północnej, Ameryki Południowej i Europy Północnej.
Łącznie ponad 99 procent słodkiej wody na Ziemi znajduje się obecnie na lodach Grenlandii i Antarktydy, zgodnie z NSIDC. Naukowcy szacują, że gdyby tylko stopił się lodowiec Grenlandii, poziom morza wzrósłby o około 20 stóp (6 m), a gdyby obie pokrywy lodowe Antarktydy stopiłyby się, poziom morza wzrosłby o 200 stóp (60 m). Jednak topnienie pokrywy lodowej zajęłoby kilkaset lat.
W ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci części pokrywy lodowej nad Antarktydą topiły się. Choć może się wydawać, że tylko stosunkowo niewielka część pokrywy lodowej stopiła się, wystarczy, że spowodowała wzrost elewacji kontynentu, podobnie jak Islandia pod koniec ostatniej epoki lodowcowej, powiedział Edwards dla Live Science. Islandia przeżyła w tym czasie okres wzmożonego wulkanizmu, prawdopodobnie z powodu odbicia skorupy po tym, jak lód już jej nie obciążał. Ten sam wynik może stać się problemem dla zachodniej Antarktydy, powiedział Edwards, „chociaż tak naprawdę nie rozumiemy tego obszaru wystarczająco dobrze, aby mieć pewność”.
Czapy lodowe i pola lodowe
Czapy lodowe to pokrywy lodowe o powierzchni mniejszej niż 20 000 mil kwadratowych (50 000 km kwadratowych). Te struktury lodowe zwykle tworzą się w regionach polarnych, które są w większości płaskie i na dużych wysokościach, zgodnie z NSIDC. Na przykład Islandia jest w większości pokryta czapami lodowymi. Czapie lodowej Vatnajökull po wschodniej stronie Islandii jest największą czapą lodową w Europie, zajmującą około 3 127 mil kwadratowych (8 100 km kwadratowych) i średnią grubość 1300 stóp (400 m).
Według National Park Service (NPS) pola lodowe i pokrywy lodowe są bardzo podobne pod względem wielkości i lokalizacji i różnią się jedynie tym, w jaki sposób na otoczenie wpływa wpływ na przepływ lodu. Pola lodowe zawierają góry i grzbiety, które wyskakują z powierzchni lodu i zmieniają sposób, w jaki lód płynie, podobnie jak duży głaz wystający ponad powierzchnię strumienia, powodując, że woda przepływa wokół niego. Z drugiej strony czapy lodowe budują się na dowolnym terenie i rozprzestrzeniają z ich centrum.
Lodowy melanż
Lodowy melanż jest zasadniczo olbrzymim błotnistym, który tworzy się w lodowcach fiordów, które składają się z lodu morskiego, gór lodowych i mniejszych krewnych gór lodowych, według Burton. Melanż powstaje, gdy prądy oceaniczne lub wiatry powierzchniowe nie przemieszczają masy lodu z fiordu, tworząc częściową granicę między lodowcem a oceanem.
Burton powiedział, że melanż lodowy jest uważany za największy na świecie materiał granulowany ze względu na dużą ilość zawieszonego osadu i cieczy zawartej w błocie lodowym.
Ponieważ melanż lodowy nie jest litym lodem, stosunkowo cieplejsza woda oceaniczna może przenikać przez lód do czoła lodowca. Ta cecha oznacza, że melanż lodowy ma duży wpływ na to, jak lodowiec rozpada się i ile słodkiej wody wpływa do fiordu.
Półka lodowa
Większość lodowych szelfów Ziemi znajduje się wokół wybrzeża Antarktydy, ale można je również znaleźć wszędzie, gdzie lód lądowy, taki jak lodowiec, wpada do zimnego oceanu, zgodnie z NSIDC. Półki wykonane są z pływających warstw lodu, które łączą się z lądem. Powstają, gdy lód powoli płynie z lodowców i strumieni lodu do oceanu, ale lód nie topnieje od razu z powodu niskich temperatur oceanu. Półki są następnie budowane z dodatkowego lodu wypływającego z lodowców.
Strumienie lodu
Strumienie lodu to rzeki pokryw lodowych, które płyną stosunkowo szybciej niż otaczający lód, zwykle poruszając się średnio około pół mili (800 m) rocznie.
Lodowiec Jakobshavn na Grenlandii, najszybciej przepływający lodowiec na świecie, jest czasami klasyfikowany jako strumień lodu. Według artykułu z 2014 r. Opublikowanego w czasopiśmie Cryosphere Jakobshavn porusza się w tempie około 10,5 mil (17 km) rocznie.
Lód morski
Lód morski to zamarznięta słona woda i znajduje się w odległych oceanach polarnych. Według NSIDC obejmuje średnio około 9,65 miliona mil kwadratowych (25 milionów kilometrów kwadratowych) Ziemi rocznie.
Według Obserwatorium Ziemi NASA lód morski ma kluczowe znaczenie dla ekosystemów i klimatu regionów polarnych, a także może wpływać na cyrkulację oceanów i pogodę. Te kawałki lodu morskiego zmniejszają erozję szelfów lodowych i lodowców w pobliżu wybrzeży, minimalizując fale i wiatr, oraz tworzą powierzchnię izolacyjną w celu zmniejszenia parowania wody i utraty ciepła do atmosfery. W cieplejszych miesiącach letnich topniejący lód morski uwalnia składniki odżywcze z powrotem do oceanu i wystawia powierzchnię oceanu na działanie promieni słonecznych, które stymulują wzrost fitoplanktonu, który jest podstawą morskiej sieci pokarmowej.
Ponieważ klimat Ziemi ulega gwałtownym zmianom, lód morski topnieje w szybszym tempie, niż może ponownie się zamrozić. Jest to szczególnie widoczne w Arktyce, gdzie temperatury oceanów i lądów rosną szybciej niż w jakimkolwiek innym miejscu na Ziemi, powiedział Edwards.
Snowball Earth
Zamrożona Ziemia, nazywana Snowball Earth, odnosi się do okresów w zapisie geologicznym, kiedy większość, jeśli nie cała planeta została zamrożona, zgodnie z Dartmouth Undergraduate Journal of Science.
„Cztery epoki lodowcowe, między 750 a 580 milionów lat temu, mogły być tak poważne, że cała powierzchnia Ziemi, od bieguna do bieguna, łącznie z oceanami, całkowicie zamarzła” - powiedział Hage. „Gdy oceany polarne zaczęły zamarzać, więcej promieni słonecznych odbijało się od powierzchni białego lodu i wzmacniano chłodzenie”.
Naukowcy szacują, że średnia temperatura na Ziemi spadła do minus 58 stopni Fahrenheita (minus 50 stopni Celsjusza) w tych okresach i że cykl wodny (cykl, w którym woda przepływa między atmosferą, lądem i oceanami) zamyka się.
Ale toczy się debata na temat tego, czy Ziemia została całkowicie zamrożona, czy też na równiku znajdują się plamy grząskiej lub otwartej wody, gdzie światło słoneczne może dostać się do wody i pozwolić niektórym organizmom przetrwać.
Naukowcy uważają, że w pewnym momencie poziomy dwutlenku węgla wzrosły w atmosferze, najprawdopodobniej z powodu wulkanów, które podniosły temperaturę na tyle, aby wznowić obieg wody. Hage powiedział, że zwiększona ilość pary wodnej w powietrzu, oprócz dwutlenku węgla, wywołała okres niekontrolowanego ogrzewania, podnosząc globalne temperatury do 122 stopni F (50 stopni C) w ciągu kilkuset lat. Niewielkie zmiany światła na orbicie Ziemi lub przechyle osiowym ostatecznie doprowadziły średnią temperaturę planety do obecnej temperatury podtrzymującej życie wynoszącej 58,6 stopnia F (14,9 stopnia C).
Badania sugerują, że pod koniec okresu śnieżki miała miejsce ogromna eksplozja życia, znana jako eksplozja kambryjska, zgodnie z Muzeum Paleontologii Uniwersytetu Kalifornijskiego. Jest to najwcześniej znany okres w zapisie kopalnym, w którym główne grupy zwierząt (takie jak ramienionogi i trylobity) pojawiają się po raz pierwszy w krótkim okresie geologicznym (około 40 milionów lat).
