Viskoelastische Modellierung der Dynamik eines Gletschers als Antwort auf basales Schmelzen und die Oberflächenmassenbilanz

Abstract

An der Basis der Eisschilde, die Grönland und die Antarktis bedecken, finden sich Kanalstrukturen. Sie stellen einen wichtigen Teil des subglazialen hydrologischen Systems der Eisschilde und der Schelfeise dar. Mithilfe eines numerischen Modells der viskoelastischen Rheologie von Eis wird die zeitliche Entwicklung dieser Strukturen in dieser Arbeit untersucht. Ein Abfall des Wasserdrucks innerhalb eines subglazialen Kanals an der Basis eines gegründeten Gletschers führt zu einer Verringerung seiner Querschnittsfläche. Die Geschwindigkeit, mit der diese Verringerung erfolgt, hängt wesentlich vom Wasserdruck und der initialen Form des Kanals ab. Ein Teil der Querschnittsflächenverringerung erfolgt instantan durch die elastische Deformation des viskoelastischen Eises. Am Support-Force Gletscher in der Westantarktis findet sich ein Schmelzkanal an der Unterseite des Filchner Schelfeises. Aufgrund des Schmelzkanals ist das hydrostatische Gleichgewicht des Schelfeises gestört. Der Kanal beginnt sich durch ein Fließen des Eises zu schließen. Die Geschwindigkeit dieses Eisflusses wird wesentlich durch die nichtlineare Viskosität des Eises beeinflusst. Basales Schmelzen und oberflächliche Akkumulation stellen zusätzliche Einflussfaktoren auf die Entwicklung des Eiskörpers dar. Der elastische Anteil der viskoelastischen Deformation von Eis trägt in signifikantem Maß zur Verringerung der Querschnittsfläche subglazialer Kanäle großer Breite und geringer Höhe bei. In der Reaktion des Schelfeises auf eine zyklische Belastung spiegelt sich die viskoelastische Rheologie des Eises ebenfalls wider. Zukünftige Betrachtungen der untersuchten Strukturen mithilfe numerischer Modelle sollten daher die viskoelastischen Materialeigenschaften des Eises mit berücksichtigen.