Daugiau

5.5: Ledynų biudžetas - geomokslai

5.5: Ledynų biudžetas - geomokslai


Ekonomika prieš režimą

Pirmiausia, terminas kaupimas taikoma visiems būdams ledyno ledo masė pridedama prie ledynoir terminas abliacija taikoma visiems būdams ledyno ledas pašalinamas iš ledyno.

Terminas ekonomika reiškia santykinį kaupimosi ir abliacijos dydį. Teigiama, kad ledynas, kurio kaupimasis tam tikru laikotarpiu (daug ilgiau nei per vienerius metus) viršija abliaciją, yra teigiamą ekonomikąir laikui bėgant įgyja ledo kiekį. Teigiama, kad ledynas, kurio akumuliacija mažesnė nei abliacija, turi a neigiama ekonomikair laikui bėgant praranda ledo kiekį. Teigiamos ekonomikos ledynas ne tik storėja, bet ir pratęsia savo galą ledyno kryptimi. Ledynas, kurio ekonomika neigiama, tampa plonesnis, o jo galas traukiasi į ledyną.

Terminas režimas reiškia absoliučias kaupimosi ir abliacijos vertes ar dydžius, neatsižvelgiant į jų pusiausvyrą. Teigiama, kad ledynas, turintis dideles kaupimosi ir abliacijos vertes, turi aktyvus režimas, o ledynas, turintis mažas kaupimo ir abliacijos vertes, esą turi neaktyvus režimas. Taigi yra keturi skirtingi taupumo ir režimo deriniai.

Ledynų buhalterija

Ledas ant ledyno kaupiasi įvairiais procesais: sniegas (plius šlapdriba ir kiti kieti krituliai), lietus, kuris užšąla ant ledyno ar į ledyną, dumblas, šerkšnas ir lavinos. Sniegas yra pats svarbiausias iš jų.

Abliacijos būdai yra lydymas (plius nuotėkis ir garavimas), sublimacija, defliacija vėju ir veršiavimasis. Svarbiausi yra tirpsta ledynams, besibaigiantiems vandenyje, veršiavimosi.

Užimkite stebėjimo tašką, kuris yra fiksuotas, palyginti su ledyno pagrindo uolienų pagrindu ar sienomis, ir apsvarstykite bet kurį ledyno paviršiaus tašką.
Pažvelkite į vertikalų vandens storį (t. Y. Aukštį, lygų kietam ledui), kuris buvo pridėtas ar pamestas taške.

Ledynų buhalterijoje svarbi sąvoka yra balanso metai: laikas tarp dviejų vienas po kito einančių datų su minimalia ledyno ledo mase tam tikroje vietoje ant ledyno. Pastaba: pusiausvyros metai nebūtinai yra 365 dienos, nes minimalios ledo masės laikas priklauso nuo oro per visus balanso metus, o balanso metai gali skirtis ledyno taške.

Įsivaizduokite, kad braižote grafiką, kuriame parodyta vertikali ledo ekvivalento aukštis, pridėtas arba atimtas kaip laiko funkcija per visus balanso metus (5-1 pav.). (Ar jums yra prasmė „vertikalaus ledo ekvivalento aukštis“? Jūs turite konvertuoti kaupimąsi ir abliaciją į ledo storį.)

Dabar padalykite 1 paveiksle pateiktą grafiką į teigiamas ir neigiamas dalis (t. Y. Monotoniškai nedidinantį ir monotoniškai nesumažinantį), tada integruokite (tai yra, sekite „einamąją sumą“) abi dalis atskirai, kad gautumėte kaupimo kreivė ir an abliacijos kreivė (5-2 pav.). Skirtumas tarp kaupimo kreivės ir abliacijos kreivės vadinamas masės balanso kreivė. Ši kreivė yra tarsi grynasis pokytis einant per balanso metus. Nesijaudinkite, kad jis dažniausiai yra virš horizontalios ašies; taip yra tik todėl, kad mes pasirinkome dirbti pagal minimalaus ūgio laikus kaip balanso metų pradžios ir pabaigos taškus. Masės balanso kreivės ir horizontaliosios ašies pakilimo skirtumas balanso metų pabaigoje yra grynasis balansas per balanso metus, teigiama šioje konkrečioje vietoje ir šiais metais.

FONDAS: INTEGRACIJA IR INTEGRALAI

Čia negalima atlikti visos apimties skaičiavimo pamokos, tačiau tiems iš jūsų, kurie nebuvo susidūrę su diferencinio ir integralinio skaičiavimo grožiu, pateikiame integracijos ir integralų sampratą.

Pirma, keli žodžiai apie matematines funkcijas. Galite galvoti apie funkciją kaip apie stebuklingą langelį: į langelį įdedate skaičių ir išeina su tuo skaičiumi susijusi vertė. Jūs tikriausiai esate labiau įpratęs galvoti apie funkciją griežtai matematiniais terminais, lygtimi kaip y = x2: prijunkite reikšmę xir funkcija suteikia jums reikšmę y.

Matematikoje integracijos procesas apima kai kurių funkcijų reikšmių sumavimą, nes funkcijos vertė kinta jos diapazone. Jei funkcija apibrėžta tik atskirų įvesties kintamojo reikšmių diapazone (tarkime, 1, 2, 3, ..., sakykime), tai sumavimas yra paprastas ir paprastas. Jūs visi tai padarėte. Bet kaip tada, kai funkcija nuolat kinta visomis įvesties kintamojo reikšmėmis, pavyzdžiui, funkcija y = x2 aukščiau? Čia yra didelis konceptualus šuolis. Vadinamas matematinis procesas, kurio metu funkcijos reikšmė sumuojama nuolat integracija, o taip gautos sumos vertė vadinama an vientisas.

Akivaizdu, kad čia nėra nei kuriant koncepciją matematiniu griežtumu, nei nurodant, kaip iš tikrųjų atlikti integraciją. Štai paprastas pavyzdys, parodantis rezultatus. 5-3 paveiksle parodyti funkcijos integravimo rezultatai y=x2 nuo x= Nuo 0 iki x= 2. Kreivė 5-3 paveiksle yra funkcijos kreivė y=x2ir užtamsinta sritis po kreive tarp x = 0 ir x = 2 reiškia integralo vertę, kuri yra lygiai 2/3. Jūsų sveikas protas sako, kad jis turi būti šiek tiek mažesnis nei 1, kas būtų, jei funkcija būtų tiesi y = x/2.

Jei kas nors užginčijo jus rasti tokį integralą, nežinodamas, kaip tai padaryti matematiškai, jūsų sumanus protas gali patekti į strategijos padalijimą x ašį į labai daug mažų segmentų ir brėžiant stačiakampius, kurių vertė yra y jų viršūnėse, tada išsiaiškinkite visų mažųjų stačiakampių plotus ir sudėkite visas tas sritis (5-4 pav.). Tai būtų geras artimas norimam rasti integralui. Jei tokiais klausimais esate dar aštresnis, galite įsivaizduoti, kad stačiakampiai bus neriboti. Tuo metu jums būtų labai arti matematinės integracijos sampratos!

5-1 ir 5-2 paveikslų kreivės kiekvienais metais skiriasi. Be to, akivaizdu, kad jie labai skiriasi taškais: ledyno aukščiuose taškuose grynasis balansas yra labai teigiamas, galbūt be abliacijos visus metus, o žemai ledyno balansas greičiausiai bus stipriai neigiamas ir nebus daug kaupiamas ( tikėtina, kad jų visada yra), bet daug abliacijos.

5-5 paveiksle pavaizduotas ledo ekvivalento aukščio, gauto kaupiant ir prarandant abliaciją, diagrama kaip aukščio funkcija tam tikrame ledyne. Dešinėje dešinėje grafo dalyje, aukštai ant ledyno, kaupimasis yra didesnis nei abliacija, o kairėje grafo dalyje, žemoje ledyno dalyje, abliacija yra didesnė už kaupimąsi. Tam tikrame aukštyje dvi kreivės susikerta; šis aukštis vadinamas pusiausvyros linija. Ledynas yra dar likęs praėjusių metų kietojo vandens (ledo ir ledyno ledo), kai naujų biudžetinių metų pradžioje prasideda naujas kaupimasis; žemupyje, visas praėjusių metų sniegas ištirpo dar neprasidėjus naujiems kaupimams. (Nesijaudinkite dėl plotų po kreivėmis; jie neturi būti lygūs, nes jie priklauso nuo ledyno ploto su aukščiu pasiskirstymo.)

Kitas dalykas, kurį galėtumėte padaryti, yra 5–2 paveiksle pavaizduotas kaupimo ir abliacijos kreives integruoti visame ledyno paviršiuje, kad gautumėte bendrą kaupimąsi ir abliaciją. Rezultatas atrodys panašiai kaip 5-6 paveikslas. Trumpa mintis turėtų įtikinti jus, kad ledyno masė per tam tikrus balanso metus nesikeičia tik tada, jei 1 plotas yra lygus 2 plotui.1 2, tų metų likutis yra neigiamas, o ledynas praranda masę; jeigu1 > A2, tų metų likutis yra teigiamas, o ledynas įgauna masę.

Ledyno taškuose labai sunku gauti kaupimosi ir abliacijos kreives. Lengviausia išmatuoti (t. Y. Įvertinti) grynąjį balansą daugelyje taškų tiek kaupimosi plote, tiek abliacijos plote, tada integruotis ledyno plote, kad būtų galima rasti grynąjį ledynų masės padidėjimą ar nuostolį duotais balanso metais. Kaip? Iškaskite duobes iki praėjusių metų sniego kaupimosi srityje ir išmatuokite abliaciją esant fiksuotiems statymams abliacijos srityje. (Dėl ledyno judėjimo yra tam tikrų iškraipymų.) Laikytis kaupimosi ir abliacijos kaip laiko funkcijos, kaip parodyta 5-4 paveiksle, labai užtrunka.

IŠPLĖSTINĖ TEMA: PADĖTIS APLINK LIKŠČIAUSIOS LINIJOS

Savybės ir santykiai šalia ledyno paviršiaus aplink pusiausvyros liniją yra sudėtingesni, nei aš nurodžiau iki šiol. Norėdami tai pamatyti, įsivaizduokite ledyno galvos iki kojos tyrimą vasaros tirpimo sezono pabaigoje, kad pamatytumėte paviršiuje esančias medžiagas (5-7 pav.). Štai keletas komentarų apie įvairias zonas, pažymėtas 5-7 paveiksle.

  • sauso sniego zona: netirpsta net vasarą.
  • perkoliacijos zona: kai kurie paviršiai tirpsta vasarą. 0 ° C temperatūroje vanduo įsiskverbia į sniegą ir vėl užšąla, taip sušildydamas aplinkinį sniegą. Dedamos dvi būdingos ledo formos: ledo sluoksniai arba ledo lęšiai, susidaręs, kai vanduo pasklinda kažkokiame santykinai nepralaidžiame horizonte, ir ledo vamzdžiai arba ledo liaukos, susidaro užšalus vertikaliems vandens kanalams. Sodrumo gylis padidina ledyną iki prisotinimo linijos - taško, kuriame iki vasaros pabaigos visas ankstesnio vasaros pabaigoje nusėdęs sniegas buvo prisotintas.
  • mirkyta zona: iki vasaros pabaigos visas einamųjų metų sniegas buvo prisotintas ir pakilęs iki 0 ° C. Kai kurie lydalo vandenys taip pat prasiskverbia į gilesnius sluoksnius.
  • uždėta ledo zona: apatinėje mirkytos zonos dalyje, žemesnėse aukštumose, yra tiek daug tirpstančių vandenų, kad ledo sluoksniai ir lopai tarp ugnies susilieja, kad susidarytų ištisinė ledo masė, vadinama uždėtas ledas. Tirpstant vasarai šis ledas atsiskleidžia. Atidengta dalis, likusi lydymosi sezono pabaigoje, vadinama uždėta ledo zona. The firn linija (riba tarp einamųjų metų sniego ir naujesnio ledo) yra lengva rasti.
  • abliacijos zona: zona, žemiau kurios ištirpęs visas einamųjų metų ledas ir ledas, atskleidė senesnį ledą.

Visa tai labai idealizuojama. Dauguma ledynų nerodo visų zonų ar bent jau ne kiekvieną sezoną. Sauso sniego zona gali nebūti; tirpstant pašalinamas visas uždėtas ledas, jei grynasis likutis yra neigiamas; o santykinė garavimo ir perpilimo svarba skiriasi. Neigiamų metų eigoje dažnai galima pamatyti keletą „firn linijų“ arba „firn kraštų“, jei viršaus uždėto ledo raida nėra svarbi (5-8 pav.).

Sąvoka, glaudžiai susijusi su pusiausvyros linija, yra metinė sniego linija: apatinė dabartinių metų sniego riba ledyno paviršiuje. Kokie yra sniego linijos valdikliai? Daugiausia žiemos krituliai ir vasaros temperatūra. Metinė sniego linija yra vietinė to, kas vadinama, pasireiškimas regioninė sniego linija: iki poros šimtų metrų aukščio juosta, kurioje vietinė sniego linija slypi regioniniu mastu (Ši juosta vietomis nevienoda, tačiau regione labai nuosekli.) 5-9 paveiksle parodyta vidutinė regioninės sniego linijos padėtis platumos funkcija, taip pat vidutinis kritulių kiekis.