تازه ترین مطالب علمی

چگونه فرآیندهای یخ دریاها را تشکیل می دهند و زمین را تکان می دهند


Vox به سردبیران یک وبلاگ از بخش انتشارات AGU است.

ورق های یخی می توانند تأثیر زیادی در سرزمین و دریای اطراف که در آن شکل می گیرد ، داشته باشد که می تواند اشکال مختلف فرود را ایجاد کند. یکی از این شکل ها “پیشرو یخبندان” نامیده می شود ، که یک تپه طولانی است که جلوی یک ورق یخ شکل می گیرد. این پیش فرض های یخچال برای درک مهم است زیرا آنها بر سطح دریا و فعالیت زلزله در آمریکای شمالی و اروپا تأثیر می گذارند.

یک مقاله جدید در بررسی ژئوفیزیک در ویژگی پویایی یخبندان ساختار قدامی عمیق تر است. در اینجا از نویسندگان خواسته ایم تا پیش فرض های یخبندان را بررسی کنند ، دانشمندان چگونه آنها را مطالعه می کنند و چه سؤالاتی باقی مانده است.

چگونه پیش بینی یخچال غیر متخصص را تعیین می کنید؟

چگونه فرآیندهای یخ دریاها را تشکیل می دهند و زمین را تکان می دهند
شکل 1: یک مدل مفهومی از پیش بینی یخبندان. اجداد یخبندان ، فاجعه لیتوسفر در جلوی ورق یخ است. این مدل مبتنی بر استوارت و همکاران است. [2000]Grolimund و Zoback [2003]Keiding و همکاران. [2015]و R. Steffen و همکاران. [2021]توزیع انرژی لیتوستاتیک بر اساس Bürgmann و Dresen [2008]اعتبار S: Brandes و همکاران. [2025]شکل 1

پیش ساز یخبندان یک فاجعه بر روی سطح زمین است که جلوی یک ورقه یخ شکل می گیرد و به موازات لبه یخی می رود. آنها تشکیل می شوند زیرا توده یخ لیتوسفر را خم می کند و سطح زمین را تغییر می دهد. افسردگی در زیر بار یخی تشکیل می شود ، در حالی که در خارج از ورق یخ ، خمش صعودی ملایم از سطح وجود دارد که ظرف جلوی آن را تشکیل می دهد. این خمش توسط لیتوسفر زمین و مواد مانتویی که از منطقه ای که از ورق یخ دور می شود دور می شود.

برای سفره های بزرگ یخ که در آخرین عصر یخبندان اروپای شمالی و آمریکای شمالی را پوشانده است ، آخرین مدل های عددی نشان می دهد که یک شانه یا بالاترین نقطه جبهه حداکثر ارتفاع 50 متر و 90 متر در این مناطق است. علاوه بر این ، شانه می تواند یک یا دویست کیلومتر از حداکثر درجه حاشیه یخ در حدود 20،000 سال پیش باشد.

چرا درک پیش فرض های یخبندان مهم است؟

شکل گیری ، هندسه و حرکت پیش سازنده یخبندان بر سطح دریا ، مسیرهای جریان رودخانه و فعالیت زلزله در آمریکای شمالی و اروپا تأثیر می گذارد. اگرچه ورق یخ بزرگ با آخرین یخچال در حال حاضر ناپدید شده است ، اما بقایای پیش زمینه هنوز وجود دارد. با بار یخ گذشته ، منطقه زیر یخ در حال افزایش است و بنابراین مساحت جبهه اکنون از بین می رود. این فرآیند کند است و هنوز هم ادامه دارد زیرا لیتوسفر بدون در نظر گرفتن گوشته اصلی نمی تواند حرکت کند. مانتوی دارای ویسکوزیته بالایی است و به آرامی جریان دارد. نزول در منطقه ساختار جلو به ترتیب چند میلی متر در سال است. در سواحل ، این نزول می تواند منجر به افزایش سطح دریا شود. سرکوب منطقه پیش ساز همچنین تنش لیتوسفر را تغییر می دهد ، که می تواند منجر به فعال شدن مجدد گسلهای موجود شود که می تواند باعث زمین لرزه شود.

شکل 2: تنش در لیتوسفر مرتبط با پیش بینی یخبندان. ورق یخ لیتوسفر را شارژ می کند و باعث افسردگی در زیر ورق یخ می شود و در خارج از ورق یخ فاجعه می کند. خم شدن باعث تنش در لیتوسفر نشان داده شده توسط فلش ​​می شود. فلش هایی که به یکدیگر نشان می دهند تنش های فشرده سازی را نشان می دهند (مواد به هم فشار می یابند) ، در حالی که فلش ها به جهات مخالف نشان می دهند تنش های انبساط را نشان می دهند (مواد آشکار می شوند). این ولتاژ با ذوب شدن یخ تغییر می کند. این شکل بر اساس استین و همکاران است. [1989]استوارت و همکاران. [2000]Grolimund و Zoback [2003]و کیدید و همکاران. [2015]اعتبار S: Brandes و همکاران. [2025]شکل 14

دانشمندان چگونه پیش فرض های یخبندان را مشاهده و اندازه گیری می کنند؟

در سالهای اولیه مطالعه پیش فرض ، وجود یک پیشرو یخ به دلایل و محاسبات نظری ارائه شده است ، نشان می دهد که سطح زمین قبل از شروع سیل “کم و بیش مسطح” بوده و تغییر شکل به دلیل بارگیری و تخلیه یک ورق یخ است. از این مدل ها برای تفسیر داده های نسبی مشاهده شده در سطح دریا در میدان نزدیک مراکز یخی در شمال اروپا و آمریکای شمالی استفاده شد. به طور خاص ، آنها با یک منطقه انتقال بین منطقه ای که ظاهر واضح زمین و منطقه ای را نشان می دهد که غوطه وری تمیز از زمین را در مدل تغییر سطح دریا جهانی نشان می دهد ، مطابقت دارند. این مناطق با دقت در مطالعه ما توضیح داده شده است.

شکل 3: تجسم مناطق مختلف سطح دریای نسبی ، پیش بینی شده توسط مدلهای عددی از حالت دولتی که فرآیندهای ایزوتمتر یخبندان مانند زمین را شبیه سازی می کنند ، تغییر در جاذبه گرانشی به دلیل از بین رفتن توده یخ و غیره. ذوب شدن ورق های یخ بزرگ در نیمکره های شمالی و جنوبی پس از آخرین حداکثر یخبندان به تغییر سطح دریا در سراسر جهان. با این حال ، تغییرات یکسان نیستند و مناطق مختلف در اینجا در رنگ های مختلف مشاهده می شوند ، در حالی که مناطق II تا V تحت تأثیر پویایی سلف یخبندان قرار می گیرند. اعتبار: برند و همکاران. [2025]شکل 13

این روش ها با گذشت زمان چگونه توسعه یافتند؟

امروزه از داده های سطح دریا با کیفیت بالا در مطالعه پیش نیازهای یخبندان و مدلهای عددی مورد استفاده برای شبیه سازی تغییر شکل زمین استفاده می شود و تغییر نسبی در سطح دریا پیچیده تر و واقع بینانه تر است. به عنوان مثال ، تغییر در تاریخ ضخامت یخی و مهاجرت مرزهای یخی برای همه ورق های مهم جهانی و تعامل آنها در تغییر شکل زمین گنجانده شده است. اکنون خواص مواد زمین می تواند هم به صورت شعاعی و هم به صورت جانبی تغییر کند. قدرت گوشته می تواند خطی ، غیر خطی و کامپوزیت باشد.

هنگام محاسبه تغییر در سطح دریا ، تأثیراتی مانند خطوط ساحلی وابسته به زمان (مرزهای کاشت زمین که با گذشت زمان از نظر جغرافیایی تغییر می کنند) و بازخورد چرخشی (مفهومی که توزیع مجدد زمین و جرم داخلی می تواند حرکت چرخشی یا چرخشی و در نتیجه سطح دریا را تغییر دهد). علاوه بر داده های سطح دریا ، از دیگر اندازه گیری های تکنیک های ژئودزیکی مدرن نیز استفاده می شود. به عنوان مثال ، تجزیه کانتور جلو از سیستم جهانی ماهواره ناوبری (GNSS) حذف می شود.

برخی از عوامل اصلی کنترل رفتار/تکامل جبهه یخبندان چیست؟

مهمترین فاکتورهای کنترل برای هندسه و رفتار پیشرو یخبندان ساختار و خصوصیات ماده لیتوسفر و ویسکوزیته و همچنین مدل جریان در گوشته اصلی (از جمله آستنوسفر) است. لیتوسفر ضخیم و جامد به یک شانه پایین از ظرف جلوی منتهی می شود که در فاصله بیشتری از لبه یخی قرار دارد. اگر لیتوسفر نازک تر و سخت تر باشد ، شانه توپ قدامی بالاتر است و به لبه یخی نزدیکتر است. علاوه بر این ، جبهه می تواند به مرور زمان مهاجرت کند. رفتار جریان مواد در گوشته تعیین می کند که هنگام تجزیه ورق یخ ، چگونه به جلو مهاجرت می کند. هنگامی که یخ ذوب می شود ، می توان جلوی آن را با لبه یخی خارج کرد ، از لبه یخی دور شود یا در جای خود تجزیه شود.

شکل 4: یک نمای شماتیک که عوامل کنترل برای تکامل کانتور قدامی را نشان می دهد. ارتفاع و عرض پیش زمینه به خواص لیتوسفر بستگی دارد. لیتوسفر ضخیم جلو را پایین تر و فراتر از یخچال می کند. اگر لیتوسفر واضح تر باشد ، جبهه بالاتر و نزدیک به یخچال است. بالاترین قسمت کانتور جلو می تواند با گذشت زمان مهاجرت کند. نوع مواد موجود در گوشته نحوه حرکت آن هنگام ذوب شدن یخ را کنترل می کند. این رقم مبتنی بر کار وو و پلتیر است [1983]وو [1993]Kaufmann و همکاران. [1997]اوکی و وو [1998]اعتبار S: Brandes و همکاران. [2025]شکل 3

برخی از آخرین دستاوردها در درک ما از اجداد یخبندان چیست؟

داده های GNSS به محققان این امکان را داده است تا موقعیت سلف در حال حاضر را با دقت بالاتر ترسیم کنند. داده های GNSS برای آمریکای شمالی و اروپا نشان می دهد که یک کمربند نزولی به موازات حاشیه یخ سابق وجود دارد. این منطقه فروکش شده سلف تجزیه کننده است.

در آمریکای شمالی می توان آن را در مناطق جنوبی استانهای مرکزی کانادا و شمال ایالات متحده یافت ، و به سمت شمال شرقی به سمت جنوب دریاچه های بزرگ چرخید و سپس به دنبال کشورهای شمال شرقی ساحل شرقی ایالات متحده در مورس. یک منطقه نزولی در اروپای مرکزی وجود دارد که از هلند از طریق شمال آلمان به لهستان و لیتوانی جنوبی حرکت می کند.

این دانش در مورد رفتار امروز از پیش فرض می تواند به پیش بینی بهتر مواضع آینده در سواحل شرقی ایالات متحده و سواحل اروپای مرکزی شمالی ، کشورهای بالتیک و اسکاندیناوی جنوبی کمک کند.

سؤالات اصلی غیرمجاز یا حل نشده چیست و به تحقیقات اضافی ، داده ها یا تلاش های مدل سازی نیاز دارد؟

با توجه به بزرگی امروزه ، تماشای آن در اروپا دشوار است. علاوه بر این ، فرآیندهای همپوشانی از تراکم رسوب و تکتونیک های بزرگ در مقیاس وجود دارد ، که مانع از تعیین واضح با تکنیک های ژئودزیکی در شمال مرکزی اروپای مرکزی می شود. در شمال شرقی اروپا ، پیشرو به دلیل داده های ژئودزیکی کافی هنوز نمی تواند ردیابی شود.

برای حل این مسائل ، داده های با کیفیت بالاتر و مدل سازی بهبود یافته عقب ماندگی یخبندان مورد نیاز است. مطالعه یکپارچه باید تمام مشاهدات و نتایج مدل سازی مربوط به پیش فرض یخچال را تفسیر کند (از جمله ، به عنوان مثال ، ارتفاع و جهت تورم ، الگوی بلند کردن ، تغییرات نسبی در سطح دریا ، تغییر در استرس و لرزه نگاری و غیره) ، برای به دست آوردن یک دیدگاه مداوم از پویایی یخچال های طبیعی رقابت جلوی. اندازه گیری دقیق GNSS زمین و داده های ماهواره ای باید برای بهبود درک تکامل پیش فرض استفاده شود و به تشخیص سیگنال برای کاهش نشت ناشی از استخراج آب های زیرزمینی یا بازیابی گاز طبیعی کمک کند.

– مارک های Christian ([email protected]. ، 0000-0003-2908-9259) ، Leibniz Universität Hannover ، آلمان ؛ هولگر استیفن (0000-0001-6682-6209) ، Lantmäteriet ، سوئد ؛ ربکا استیفن (0000-0003-4739-066X) ، Lantmäteriet ، سوئد ؛ Tanghua Li (0000-0003-0501-0155) ، دانشگاه فناوری نانیانگ ، سنگاپور ؛ و پاتریک وو (0000-0001-5812-4928) ، دانشگاه کلگری ، کانادا

استناد: Brandes ، C. ، H. Steffen ، R. Steffen ، T. Li and P. Wu (2025) ، چگونه اشیاء یخبندان دریاها را تشکیل می دهند و زمین را تکان می دهند ، EOS ، 106 ، https://doi.org/10.1029/2025EO255030. ارسال شده در 23 سپتامبر 2025
این مقاله نشان دهنده نظر AGU نیست ، eos ، یا یکی از شاخه های او این تنها نظر نویسنده (ها) است.
متن © 2025 نویسندگان. CC BY-NC-ND 3.0
به جز هنگامی که در غیر این صورت ذکر شد ، تصاویر در معرض حق چاپ قرار دارند. هرگونه استفاده مجدد بدون مجوز صریح صاحب حق چاپ ممنوع است.


Source link

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا