Sinds het begin van de 20e eeuw, bijna alle gletsjers op aarde zijn aan het terugtrekken of smelten. Gletsjers beslaan 10 procent van het landoppervlak van de planeet en bevatten 75 procent van ons zoet water. Bovendien, het water van smeltende gletsjers is verantwoordelijk voor bijna tweederde van de waargenomen stijging van de wereldwijde zeespiegel. Ondanks de dreigende ecologische gevolgen, gletsjerbeweging blijft slecht begrepen vanwege een gebrek aan onderzoek naar hoe grote ijsmassa's doorschuiven en stromen in contact met gesteente.

De ruwheid van gesteente, de temperatuur van het grensvlak van het ijsbed en de aanwezigheid van met water gevulde holtes beïnvloeden allemaal de wrijving en beïnvloeden hoe het ijs zal stromen. Het bestuderen van deze factoren brengt unieke uitdagingen met zich mee:radardetectie op afstand door satellieten en vliegtuigen kan gletsjerbewegingen volgen, maar het kan niet door duizenden meters ijs turen om gedetailleerde eigenschappen van ijs en gesteente te meten.

In een nieuwe krant in The Journal of Chemical Physics , theoretisch fysicus Bo Persson van het Jülich Research Center in Duitsland beschrijft een nieuw model van ijswrijving dat cruciaal inzicht biedt in gletsjerstromen.

Persson wendde zich tot eerdere studies van rubberen oppervlakken die ofwel in stationair contact zijn of langs elkaar glijden. Voor gletsjers, hij onderzocht factoren zoals gesteente en ijsruwheid, en het effect van regelatie - smelten en bevriezen veroorzaakt door lokale drukschommelingen. "De druk fluctueert vanwege de ruwheid van het gesteente, "legde hij uit. "Als je een grote 'bult' op het gesteente hebt, de ijsdruk tegen de bult zal hoger zijn aan de kant waar het ijs tegen de bult beweegt" - waardoor de smelttemperatuur van het ijs wordt verlaagd.

"De belangrijkste bijdrage van mijn theorie is dat het nauwkeurig de vorming van holtes beschrijft tijdens het glijden, en laat zien dat cavitatie inderdaad optreedt bij glijsnelheden die typisch zijn voor stromende gletsjers, "Zei Persson. Voor de meeste dikke gletsjers - zoals de poolkappen - ligt de temperatuur tussen ijs en het gesteente dicht bij de smelttemperatuur van ijs als gevolg van geothermische verwarming en wrijving. Als resultaat, de holtes worden bijna altijd gevuld met water onder druk.

De aanwezigheid van dit water op het grensvlak tussen ijs en gesteente heeft twee effecten:Persson legde uit:Het draagt ​​een deel van het gewicht van het bovenliggende ijs en het smeert het gesteente verder. "Beide effecten zullen de ijswrijving verminderen, " hij zei, waardoor gletsjers sneller stromen. "De wrijving tussen gletsjer en het gesteente is van cruciaal belang voor de stroom van gletsjers en voor de voorspelling van de stijging van de zeespiegel als gevolg van het smelten van de poolkappen, ' zei Persson.

"Wij ijskapmodelbouwers moeten de basis van ijskappen in onze modellen beter oplossen, waarvoor numerieke methoden nodig zijn die voor ons nog niet gangbaar zijn, " zei glacioloog Angelike Humbert van het Alfred Wegener Instituut in Bremerhaven, Duitsland, die werkt aan ijskapmodellering en teledetectie van ijskappen en gletsjers met behulp van satellieten. "Dat is nog lastiger wanneer simulaties nog steeds snel genoeg moeten zijn om simulaties uit te voeren tot het jaar 2100 of 2300. Het werk van Bo herinnert ons aan de sleutelrol die de ruwheid van het gesteente speelt, wat een hele uitdaging is om met de vereiste nauwkeurigheid te observeren bij radaronderzoeken in de lucht."