潮水氷河サイクル

潮汐氷河サイクルは、潮汐氷河の典型的な数世紀にわたる行動であり、前進期と急速な後退期が交互に繰り返され、安定期が中断されます。サイクルの一部では、潮汐氷河は気候変動の影響を比較的受けません。

気候はすべての氷河の挙動に影響を与える主な要因ですが、分離する（氷山を形成する）潮間氷河には追加の要因が影響します。これらの氷河は海洋境界で突然終わり、氷河の大きな部分が割れて氷山として氷の前面から 分離します。

気候変動は氷河の平衡線高度（ELA）の変化を引き起こします。これは氷河上の仮想線で、これより上では雪が融解するよりも速く積もり、これより下ではその逆になります。この高度の変化は、今度は末端が新しい定常位置に向かって後退または前進することを引き起こします。しかし、氷河が崩壊する末端の挙動の変化は、フィヨルドの形状の変化と、位置が変わるにつれて氷河末端での崩壊速度の変化にも起因します。^{[1] [2]}

氷河の崩壊は、長さに沿った速度の変化において、陸地で終わる氷河とは異なります。陸地で終わる氷河の速度は、末端に近づくにつれて低下します。氷河の崩壊は末端で加速します。末端近くで速度が低下すると、気候に対する氷河の反応が遅くなります。前面で速度が加速すると、気候や氷河の動的変化に対する氷河の反応速度が速まります。これは、スヴァールバル諸島、パタゴニア、アラスカで観察されています。^{[3] [4] [5]}氷河の崩壊によるこの高い損失を相殺するために、氷河の崩壊では陸地で終わる氷河よりも多くの堆積面積が必要です。

氷河崩壊の速度は、氷河崩壊前線の水深と氷河の速度によって大きく左右される。氷河崩壊のプロセスにより、氷河前線に不均衡が生じ、速度が上昇する。^[6]氷河前線の水深は、氷河崩壊の速度を推定できる簡単な尺度であるが、重要な具体的な物理的特性は、前線における氷河の浮遊量である。^{[3] [4]}

氷河末端の水深は、潮間氷河の崩壊を予測する上で重要な変数である。^{[7] [8]}氷河の着氷線での岩屑の流出と堆積物の循環は、特にアラスカの温帯氷河で急速であり、この水深を変え、末端の変動に対する二次的な制御として機能する。^[9]この効果は、氷河の末端が深海で後退または前進しているときに、気候に対する氷河の鈍感さに寄与している。

オースティン・ポストは、氷山分離の境界の水深が氷山分離の速度に大きく影響することを最初に提唱した人物の一人です。^[2]モレーン浅瀬 で終わる氷河は一般的に安定していますが、氷河が後退して氷河前面が後退するにつれて水深が深くなると、分離速度が急激に増加し、末端が大幅に後退することになります。ブラウンら (1982) は、アラスカの潮汐水分離氷河 13 個から収集したデータを使用して、分離速度と水深の間に次の関係を導きました。、は平均分離速度 ( m ⋅ a ⁻¹ )、は分離係数 (27.1±2 a ⁻¹ )、は氷河前面の平均水深 (m)、は定数 (0 m⋅a ⁻¹ ) です。ペルトとウォーレン（1991）は、長期間にわたって観察された潮間氷河でも同様の氷河崩壊関係を発見したが、その崩壊率はブラウンら（1982）が指摘した主に夏季の崩壊率よりもわずかに低いものであった。^{[7] [8]}${\displaystyle V_{C}=CH_{w}+D}$${\displaystyle V_{C}}$${\displaystyle C}$${\displaystyle H_{w}}$${\displaystyle D}$

氷河の崩壊は淡水で終わる氷河にとっても重要な融解形態です。ファンクとロスリスバーガーは、湖に崩壊する6つの氷河の分析に基づいて、崩壊速度と水深の関係を特定しました。^[10] 彼らは、潮水崩壊氷河で発達した同じ基本的な崩壊関係が淡水崩壊氷河にも当てはまることを発見しました。ただし、崩壊係数は潮水氷河の崩壊率の10%をもたらしました。

アラスカの潮汐氷河の分離を観察したオースティン・ポスト^[2]は、潮汐氷河の分離氷河の前進/後退サイクルを(1)前進、(2)安定して拡大、(3)大幅に後退、(4)安定して後退と表現した。以下は、多数の引用例とともにポストが導き出した潮汐氷河サイクルの詳細なレビューである。このサイクルは、大規模な氷床や極地の氷河からの流出氷河ではなく、アラスカの温帯潮汐氷河の観察に基づいている。

氷河の堆積面積比（AAR）は、夏の融解期の終わりに積雪に覆われた堆積帯となっている氷河の割合です。アラスカの大きな氷河の場合、この割合は、非崩落氷河では60～70、中程度の崩落氷河では70～80、崩落率の非常に高い氷河では最大90です。^{[11]ペルト（1987） [11]}とヴィエンス（1995）^[12]は、アラスカの潮汐崩落氷河の堆積面積比（AAR）データを使用して、前進後退サイクルのほとんどの期間において気候が崩落氷河の前進/後退サイクルに対する一次制御として作用するが、気候に鈍感な期間もあることを示すモデルを作成しました。ペルト（1987）は、アラスカの90の氷河の末端挙動を調査し、90の氷河すべての末端挙動がAARと流氷分離率に基づいて正しく予測されることを発見しました。^[11]

潮汐氷河サイクルの終わりの安定した後退位置から始めると、氷河の氷河崩壊率は中程度で、AAR は 70 を超える高い値になります。氷河は堆積物の末端浅瀬を形成し、さらに崩壊率を低下させます。これにより氷河の質量バランスが改善され、この変化、または降雪量の増加や雪解けの減少による末端への氷の流入の増加により、氷河が前進し始める可能性があります。前進が進むにつれて、末端浅瀬が氷河の前に押し出されて形成され続け、崩壊率は低く抑えられます。タク氷河などのほとんどの氷河の場合、氷河は最終的に水面上の末端浅瀬を形成し、基本的に崩壊が停止します。これにより、氷河からの氷の損失がなくなり、氷河は前進し続けることができます。タク氷河とハバード氷河はサイクルのこの段階にあります。 120年間前進してきたタク氷河はもはや氷河を崩さなくなった。ハバード氷河は今も氷河崩落前線を有している。^{[13] [14]}その後、氷河はAARが60から70の間になるまで拡大し、氷河崩落のない氷河の平衡が達成される。氷河は前進中は気候の影響をあまり受けない。なぜなら、末端の浅瀬が氷河崩落を制限しているときは、AARがかなり高いからである。

最大伸長位置では、氷河は再び気候変動の影響を受けやすくなります。^{[12] [15]} ブレイディ氷河とベアード氷河は、現在この位置にある氷河の例です。ブレイディ氷河は、この地域の温暖化に伴う平衡線高度の上昇により、過去20年間で薄くなってきており、二次末端は後退し始めています。氷河はしばらくの間、ブレイディ氷河の場合は少なくとも1世紀はこの位置にとどまることができます。通常、浅瀬からの後退が始まる前に大幅な薄化が発生します。これにより、1980年に米国地質調査所（USGS）は、コロンビア氷河が末端浅瀬から後退することを予測できました。 ^{[16]氷河は20世紀を通じてこの浅瀬にありました。USGSは、}アラスカパイプラインからの原油輸出港であるアラスカ州バルディーズに近いため、氷河を監視していました。ある時点で質量バランスの低下が浅瀬から深海への後退を引き起こし、その時点で氷河崩壊が起こります。^[2]最近の氷河の薄化に基づいて、ブレイディ氷河は後退を開始する準備ができていると示唆されています。

氷河が浅瀬から、前進中に氷河によってちょうど切り開かれたより深いフィヨルドに後退するにつれて、氷河崩壊率は増加します。氷河が浅瀬から後退するにつれて水深は最初は増加し、氷河の流れ、氷河崩壊、後退がますます速くなります。氷河は、この氷河崩壊の後退中、気候の影響を比較的受けません。しかし、チリのサンラファエル氷河の場合には、後退（1945年～1990年）から前進（1990年～1997年）への転換が見られました。^[17]この後退の現在の例としては、コロンビア氷河とギヨー氷河があります。この最も有名な最近の例は、このプロセスによって急速に起こったアラスカのグレイシャーベイ氷河とアイシーベイ氷河の大規模な後退です。^[18]ミューア氷河は1886年から1968年にかけて33km後退し 、その間ずっと大規模な氷河崩壊が見られました。 1890年から1892年にかけて、一時的に後退が反転しました。^[19] 1968年、ミュア氷河の長さはまだ27kmで、1886年の長さの半分以下でした。後退は2001年までにさらに6.5km続きました。^[20]今日、氷河はフィヨルドの源流近くにあり、氷河の崩壊が最小限であるため、この後退位置で氷河は安定している可能性があります。

現在最も良い例は、米国地質調査所によるコロンビア氷河の研究である。彼らは、コロンビア氷河の平均氷河崩壊率が1983年後半の3 km ³ ⋅a ^{−1から1984年の最初の9か月間の4 km 3} ⋅a ⁻¹に増加したことを指摘した。この率は1977年末の測定値の4倍であり、1985年に再び増加した。氷河の流れ、すなわち海に向かう氷の動きもまた増加したが、氷山の崩壊と排出のペースに追いつくには不十分であった。むしろ速度の増加は、ますます高速化するコンベアを氷山形成の終点へと送り込むだけのように思われた。このため、USGSは氷河が安定するまでに32 km後退すると予測した。^[16] 2006年までに氷河は16 km後退した。水深は深く、氷河の崩壊率と流速は非常に高いため、後退は続くと予想されます。この時点で、変動金利住宅ローンの一括返済のように、氷河は氷山を通じて残高の全額を支払わなければなりません。氷河の崩壊により流れが強まると、氷河は加速します。これにより、氷河から氷山が運び出される量が増えます。大規模な氷河の崩壊は、温暖化による氷の薄化によって引き起こされます。その結果、新しい平衡状態への後退は、次の前進段階で回復するよりもはるかに広範囲に及ぶ可能性があります。その良い例が、ミュア氷河です。

グレイシャー湾に次いで、アイシー湾は最も広範囲に後退しました。20 世紀初頭、海岸線はほぼ直線で、湾は存在しませんでした。湾の入り口は、アラスカ湾に直接氷山を分離した潮水氷河の面で埋め尽くされました。1 世紀後の氷河の後退により、長さ 30 マイルを超える複数の支流を持つ湾ができました。潮水氷河は、ヤッツェ、ツァア、ギヨット氷河の 3 つの独立した氷河に分かれました。現在後退段階にある氷河の他の例としては、アラスカのサウス ソーヤー氷河とソーヤー氷河があり、1961 年から 2005 年の間にそれぞれ 2.1 km と 2.3 km 後退しました。

パタゴニアでは、急速に後退している氷河の例として、太平洋のバハ・ホルヘ・モントに流れ込むホルヘ・モント氷河があります。1975年から2000年にかけて、低標高の氷河の氷は、最も低い標高で18 m⋅a ⁻¹に達しました。急速な氷の薄化の結果、氷河の崩壊前線は、この25年間で8.5 kmの大幅な後退を経験しました[1]。

ある時点で、氷河は、フィヨルドの狭まりや浅瀬化により氷河の崩壊が減少するピンニングポイントに達し、氷河のAARは100に近くなります。これは、ルコント氷河とヤッツェ氷河で発生しています。ルコント氷河の現在のAARは90で、後退した位置にあり、末端の浅瀬を形成した後、前進する可能性が高いようです。^[21]氷河の崩壊率の低下により、氷河は再び平衡状態を取り戻すことができます。

タク氷河はこのサイクルの良い例である。1750年頃に最大面積に達した。この時点でタク氷河はタク入江を閉鎖していた。^{[22]その後、氷河の崩壊による後退が始まった。1890年に}ジョン・ミューアが氷河を見たときには、氷河は最小面積に近く、フィヨルドが狭まり、前面に深い水がある場所にあった。^[23] 1900年頃、タク氷河のAARが90になったことで前進が始まり、同時に残りのジュノー氷原の氷河は後退を続けた。^{[15]この前進は88 m⋅a −1} の速度で続き、1900年の最小値から1948年までに5.3 km前進し、その間ずっと、氷河の崩壊面の下に大きな流出平野が形成され、その後その上に乗り上げた。 1948年以降、現在は氷河が崩壊していない大沽氷河のAARはわずかに減少した（86と63）。これにより、速度が低下して37 m/^年でさらに1.5 km前進した。1990年には大沽氷河のAARは82と十分に高かったため、ペルトとミラーは大沽氷河は20世紀の残りの10年間は​​前進し続けるだろうと結論付けた。^[15] 1986年から2005年まで、氷河の平衡線高度は末端の大幅な移動なしに上昇し、AARは約72に低下した。ペルトとミラーは、1970年以来の現在の前進速度の低下は質量バランスの低下ではなく末端ローブの横方向の拡大によるものであり、1900年頃からの大沽氷河の前進の主な力は質量バランスの正によるものだと結論付けた。^[15] 最近の正の質量バランスの欠如が続くと、最終的には後退が遅くなるでしょう。

潮汐氷河の大きさは、潮汐氷河サイクルの長さが数百年になるほどで​​す。潮汐氷河は、サイクルの前進期と劇的な後退期には気候の影響を受けません。同じ地域では、潮汐氷河の分離氷河の間では異なる末端反応が見られますが、陸地末端氷河では見られません。これは、ジュノー氷原の17の主要な氷河によって例証され、5つは1948年以来500メートル以上後退し、11は1000メートル以上後退し、1つのタク氷河は前進しました。この違いは、潮汐氷河サイクルの末端挙動への独特の影響を浮き彫りにし、それがタク氷河が過去60年間の気候変動の影響を受けにくくした原因です。同時に、パタゴニア^[17]とアラスカ^[7]の両方に、かなり長い期間にわたって前進してきた潮水氷河、急速に後退している潮水氷河、そして安定した潮水氷河が存在します。

• Viens, R. 2001.スティキーン氷原南西縁部における後期完新世の気候変動と氷河崩壊の変動、アラスカ大学、ワシントン大学博士論文。[2]
• Post, A.; Motyka, RJ (1995). 「アラスカのタク氷河とルコンテ氷河：後期完新世の非同期前進と後退の氷河崩壊速度制御」. Physical Geography . 16 : 59–82 . doi :10.1080/02723646.1995.10642543.