فهم حركة الأنهار الجليدية: منظور عالمي

الأنهار الجليدية، وهي أنهار واسعة من الجليد، هي سمات ديناميكية لكوكبنا. إنها ليست كتلًا ثابتة بل كتل متحركة باستمرار، تستجيب للجاذبية والظروف البيئية. يعد فهم حركة الأنهار الجليدية أمرًا بالغ الأهمية لفهم نظام مناخ الأرض، وتطور المناظر الطبيعية، وتأثير تغير المناخ على موارد المياه وارتفاع مستوى سطح البحر.

ما هو النهر الجليدي؟

قبل الخوض في حركة الأنهار الجليدية، من الضروري تعريف ما يشكل النهر الجليدي. النهر الجليدي هو كتلة دائمة من الجليد والثلج والثلج المتراكم (ثلج مضغوط جزئيًا نجا من موسم ذوبان واحد على الأقل) يتشكل على مدى سنوات عديدة ويتحرك تحت وزنه الخاص. توجد الأنهار الجليدية في كل قارة باستثناء أستراليا، من المناطق القطبية إلى الجبال العالية.

تشمل الخصائص الرئيسية للنهر الجليدي ما يلي:

• الحجم والسماكة: تتراوح أحجام الأنهار الجليدية من الأنهار الجليدية الدائرية الصغيرة إلى الصفائح الجليدية الضخمة التي تغطي آلاف الكيلومترات المربعة وتصل سماكتها إلى كيلومترات.
• تشكيل الجليد: يتشكل الجليد الجليدي من خلال ضغط وإعادة بلورة الثلج بمرور الوقت. مع تراكم الثلج، فإنه يضغط الطبقات الموجودة تحته، محولًا بلورات الثلج إلى ثلج متراكم أكثر كثافة وفي النهاية إلى جليد جليدي.
• الحركة: القدرة على التدفق تحت وزنها الخاص هي سمة مميزة للأنهار الجليدية.
• توازن الكتلة: تكتسب الأنهار الجليدية الكتلة من خلال التراكم (تساقط الثلوج) وتفقد الكتلة من خلال الانجراف (الذوبان، التسامي، والتشظي). يحدد التوازن بين التراكم والانجراف ما إذا كان النهر الجليدي يتقدم أو يتراجع أو في حالة توازن.

آليات حركة الأنهار الجليدية

تتحرك الأنهار الجليدية من خلال مزيج من العمليات، مصنفة بشكل عام إلى:

• التشوه الداخلي
• الانزلاق القاعدي

التشوه الداخلي

التشوه الداخلي، والمعروف أيضًا باسم الزحف، هو العملية التي تتشوه بها بلورات الجليد داخل النهر الجليدي وتنحرف عن بعضها البعض تحت تأثير الجاذبية. يتأثر معدل التشوه الداخلي بعدة عوامل:

• درجة الحرارة: الجليد الأكثر دفئًا يتشوه أكثر من الجليد الأكثر برودة. تؤثر تدرجات درجة الحرارة داخل النهر الجليدي على معدل التشوه الداخلي، حيث يتشوه الجليد القاعدي الأكثر دفئًا بسهولة أكبر.
• سمك الجليد: يزيد وزن الجليد المتراكب من الضغط على بلورات الجليد، مما يعزز التشوه. تعاني الأنهار الجليدية الأكثر سمكًا من معدلات تشوه داخلي أكبر.
• اتجاه بلورات الجليد: يؤثر اتجاه بلورات الجليد على سهولة تشوهها. تساهم بلورات الجليد الموجهة في اتجاه مناسب للتشوه بشكل أكبر في حركة الأنهار الجليدية.

فكر في الأمر مثل كومة من أوراق اللعب يتم دفعها من الجانب؛ تنزلق الأوراق ضد بعضها البعض. في النهر الجليدي، تلعب بلورات الجليد دور البطاقات.

الانزلاق القاعدي

يحدث الانزلاق القاعدي عندما ينزلق النهر الجليدي فوق قاعه. تسهل هذه العملية وجود الماء عند واجهة الجليد-القاعدة. يمكن أن ينشأ الماء من:

• ذوبان الضغط: يقلل الضغط من الجليد المتراكب من نقطة انصهار الماء، مما يتسبب في ذوبان الجليد في القاعدة.
• الحرارة الجوفية: يمكن للحرارة من باطن الأرض أن تذيب الجليد في قاعدة النهر الجليدي.
• مياه الذوبان السطحي: يمكن لمياه الذوبان من سطح النهر الجليدي أن تتخلل الشقوق والقنوات (آبار رأسية) إلى القاعدة.

يقلل وجود الماء من الاحتكاك بين النهر الجليدي وقاعدته، مما يسمح للنهر الجليدي بالانزلاق بسهولة أكبر. يتأثر معدل الانزلاق القاعدي بعوامل مثل:

• ضغط الماء: يزيد ضغط الماء المرتفع من تقليل الاحتكاك ويزيد من معدلات الانزلاق.
• خشونة القاعدة: تسمح القاعدة الأكثر نعومة بانزلاق أسهل، بينما تزيد القاعدة الخشنة من الاحتكاك.
• الرواسب: يمكن أن يسهل وجود الرواسب في القاعدة أو يعيق الانزلاق، اعتمادًا على خصائصها.

يعد الانزلاق القاعدي آلية مهمة بشكل خاص للأنهار الجليدية سريعة التدفق والمجاري الجليدية، والتي يمكن أن تتحرك بمعدلات عدة أمتار في اليوم.

أنواع التدفق الجليدي

في حين أن التشوه الداخلي والانزلاق القاعدي هما الآليتان الأساسيتان لحركة الأنهار الجليدية، فإن الأنهار الجليدية تظهر سلوكيات تدفق مختلفة اعتمادًا على خصائصها وظروفها البيئية. وتشمل هذه:

• التدفق الصفائحي
• تدفق المكون
• التدفق المتمدد والضاغط
• الاندفاعات الجليدية

التدفق الصفائحي

يحدث التدفق الصفائحي عندما تنزلق طبقات الجليد عن بعضها البعض بسلاسة، دون اختلاط. هذا النوع من التدفق نموذجي في الأنهار الجليدية الأكثر برودة ذات معدلات التدفق المنخفضة نسبيًا. ملف سرعة التدفق الصفائحي هو بحيث يتحرك الجليد في القاعدة بشكل أبطأ من الجليد في السطح، بسبب الاحتكاك مع القاعدة.

تدفق المكون

يحدث تدفق المكون عندما يتحرك النهر الجليدي بأكمله كوحدة واحدة، دون تشوه داخلي كبير. هذا النوع من التدفق شائع في الأنهار الجليدية ذات القاعدة الملساء نسبيًا وارتفاع ضغط الماء. ملف سرعة تدفق المكون أكثر انتظامًا من التدفق الصفائحي، حيث يتحرك الجليد في السطح والقاعدة بسرعات متماثلة.

التدفق المتمدد والضاغط

يحدث التدفق المتمدد والضاغط في المناطق التي يتغير فيها ميل قاعدة النهر الجليدي. في المناطق التي يزداد فيها ميل القاعدة (التدفق المتمدد)، يتمدد النهر الجليدي ويصبح أرق. في المناطق التي ينخفض فيها ميل القاعدة (التدفق الضاغط)، ينضغط النهر الجليدي ويزداد سمكه. يمكن أن تخلق أنماط التدفق هذه شقوقًا (شقوقًا عميقة في الجليد) في المناطق المتمددة وأنماطًا شريطية (أنماط شريطية على سطح النهر الجليدي) في المناطق الضاغطة.

تتشكل الشقوق حيث تتجاوز الإجهادات الشدية في الجليد قوته. يمكن أن تكون خطرة على المتسلقين والباحثين.

الاندفاعات الجليدية

الاندفاعات الجليدية هي فترات تسارع سريع في تدفق الأنهار الجليدية، خلالها يمكن للنهر الجليدي أن يتحرك بسرعات عشرات أو حتى مئات الأمتار في اليوم. عادة ما يتم تحفيز الاندفاعات عن طريق تراكم ضغط الماء في قاعدة النهر الجليدي، مما يقلل الاحتكاك ويسمح للنهر الجليدي بالانزلاق بسرعة. لا تزال الآليات الدقيقة التي تحفز الاندفاعات قيد التحقيق، ولكن يُعتقد أن عوامل مثل التغيرات في إمدادات المياه، وتضاريس القاعدة، وسمك الجليد تلعب دورًا.

أحد أكثر الأنهار الجليدية التي تم توثيقها جيدًا هو نهر فاريفيجيتد الجليدي في ألاسكا، والذي شهد اندفاعًا كبيرًا في عام 1995 بعد عقود من السكون. أدى الاندفاع إلى تغييرات كبيرة في هندسة النهر الجليدي وأنماط تدفقه.

عوامل مؤثرة على حركة الأنهار الجليدية

تؤثر العديد من العوامل على معدل وأسلوب حركة الأنهار الجليدية. وتشمل هذه:

• المناخ
• التضاريس
• الجيولوجيا
• حجم وسمك النهر الجليدي

المناخ

المناخ هو المحرك الأساسي لحركة الأنهار الجليدية. تؤثر التغيرات في درجات الحرارة وهطول الأمطار على توازن كتلة النهر الجليدي، مما يؤثر بدوره على معدل تدفقه. تؤدي درجات الحرارة الأكثر دفئًا إلى زيادة الذوبان وتقليل التراكم، مما يتسبب في ترقق الأنهار الجليدية وانحسارها. على العكس من ذلك، تؤدي درجات الحرارة الأكثر برودة وزيادة هطول الأمطار إلى زيادة التراكم وتقدم الأنهار الجليدية.

تُشعر آثار تغير المناخ في جميع أنحاء العالم. على سبيل المثال، تذوب الأنهار الجليدية في جبال الهيمالايا، التي غالبًا ما تسمى "أبراج المياه في آسيا"، بسرعة بسبب ارتفاع درجات الحرارة. وهذا له آثار كبيرة على موارد المياه والزراعة في المنطقة.

التضاريس

تؤثر تضاريس الأرض التي يتدفق عليها النهر الجليدي على حركته. تعزز المنحدرات الشديدة معدلات تدفق أسرع، بينما تبطئ المنحدرات اللطيفة التدفق. يؤثر شكل الوادي أو الحوض الذي يقع فيه النهر الجليدي أيضًا على نمط تدفقه. يمكن للاختناقات في الوادي أن تسبب تسارع النهر الجليدي، بينما يمكن للمناطق الأوسع أن تسبب تباطؤه.

ضع في اعتبارك التباين بين النهر الجليدي الوادي المحصور داخل جدران الجبال الشديدة والانسياب الجليدي الذي ينتشر فوق سهل مسطح نسبيًا. سيظهر النهر الجليدي الوادي عادةً معدلات تدفق أسرع بسبب المنحدر الأكثر حدة.

الجيولوجيا

تؤثر جيولوجيا قاعدة النهر الجليدي على معدل الانزلاق القاعدي. تسمح القاعدة الملساء وغير المنفذة بانزلاق أسرع، بينما تبطئ القاعدة الخشنة والنفاذة من ذلك. يمكن أن يؤثر وجود الرواسب في القاعدة أيضًا على معدلات الانزلاق، اعتمادًا على خصائصها. على سبيل المثال، يمكن لبعض أنواع الرواسب (مثل الطين اللين) أن تتشوه بسهولة وتسمح للنهر الجليدي بالانزلاق بسهولة أكبر.

حجم وسمك النهر الجليدي

تتحرك الأنهار الجليدية الأكبر والأكثر سمكًا بشكل عام بشكل أسرع من الأنهار الجليدية الأصغر والأرق. هذا لأن وزن الجليد يزيد الضغط على بلورات الجليد، مما يعزز التشوه الداخلي، وضغط الماء عند القاعدة، مما يعزز الانزلاق القاعدي.

تأثير حركة الأنهار الجليدية

لحركة الأنهار الجليدية تأثير عميق على المناظر الطبيعية والمناخ والمجتمعات البشرية.

• تطور المناظر الطبيعية
• تنظيم المناخ
• موارد المياه
• المخاطر الطبيعية

تطور المناظر الطبيعية

الأنهار الجليدية هي عوامل قوية للتعرية والترسيب. أثناء تحركها، تنحت الوديان، وتشكل الجبال، وتنقل كميات هائلة من الرواسب. تخلق التعرية الجليدية تضاريس مميزة مثل:

• وديان على شكل حرف U
• دوائر (تجاويف على شكل وعاء)
• حواف (قمم حادة)
• قرون (قمم هرمية)
• خطوط (خدوش على الصخور الأساسية)

يخلق الترسيب الجليدي تضاريس مثل:

• المورينات (حواف الرواسب المترسبة على حواف النهر الجليدي)
• الإسكارات (حواف متعرجة من الرواسب المترسبة بواسطة مجاري مياه الذوبان تحت النهر الجليدي)
• الكامات (تلال الرواسب المترسبة على سطح النهر الجليدي)
• سهول الرواسب (مناطق مسطحة من الرواسب المترسبة بواسطة مجاري مياه الذوبان خارج نهاية النهر الجليدي)

تعد المضايق البحرية في النرويج مثالًا كلاسيكيًا للوديان على شكل حرف U التي نحتها الأنهار الجليدية خلال العصور الجليدية الماضية. تشكلت البحيرات العظمى في أمريكا الشمالية أيضًا بفعل التعرية الجليدية.

تنظيم المناخ

تلعب الأنهار الجليدية دورًا في تنظيم مناخ الأرض. تعكس أسطحها الساطعة ضوء الشمس مرة أخرى إلى الفضاء، مما يساعد على الحفاظ على برودة الكوكب. كما أنها تخزن كميات كبيرة من المياه، والتي يمكن أن تنظم تدفق الأنهار وتساعد على التخفيف من آثار الجفاف.

ومع ذلك، مع ذوبان الأنهار الجليدية بسبب تغير المناخ، فإنها تساهم في ارتفاع مستوى سطح البحر وتقلل من كمية ضوء الشمس المنعكسة إلى الفضاء، مما قد يسرع من الاحتباس الحراري.

موارد المياه

تعد الأنهار الجليدية مصدرًا مهمًا للمياه العذبة للعديد من مناطق العالم. توفر مياه ذوبان الأنهار الجليدية المياه للشرب والري والطاقة المائية. ومع ذلك، مع تقلص الأنهار الجليدية بسبب تغير المناخ، فإن توفر هذه المياه مهدد.

في جبال الأنديز في أمريكا الجنوبية، تعتمد العديد من المجتمعات على مياه ذوبان الأنهار الجليدية للحصول على إمدادات المياه الخاصة بها. يؤدي تقلص الأنهار الجليدية في هذه المنطقة إلى نقص المياه والنزاعات على موارد المياه.

المخاطر الطبيعية

يمكن أن تشكل حركة الأنهار الجليدية أيضًا مخاطر طبيعية. يمكن أن تؤدي الاندفاعات الجليدية إلى فيضانات كارثية، تُعرف باسم جوكولهلوب. يمكن لهذه الفيضانات أن تغمر المناطق الواقعة أسفلها، مما يتسبب في أضرار واسعة النطاق وخسائر في الأرواح.

يقع بركان جريمسفوتن في أيسلندا تحت الغطاء الجليدي فاتناجوكول. يمكن أن تؤدي ثورات جريمسفوتن إلى ذوبان كميات كبيرة من الجليد، مما يؤدي إلى حدوث جوكولهلوب يمكن أن يهدد البنية التحتية والمجتمعات الواقعة أسفلها.

مراقبة حركة الأنهار الجليدية

تعد مراقبة حركة الأنهار الجليدية ضرورية لفهم ديناميكيات الأنهار الجليدية واستجابتها لتغير المناخ. تُستخدم العديد من التقنيات لمراقبة حركة الأنهار الجليدية، بما في ذلك:

• الاستشعار عن بعد عبر الأقمار الصناعية
• المسوحات الميدانية
• قياسات GPS
• التصوير الفوتوغرافي المتسلسل

الاستشعار عن بعد عبر الأقمار الصناعية

يوفر الاستشعار عن بعد عبر الأقمار الصناعية طريقة فعالة من حيث التكلفة وفعالة لمراقبة حركة الأنهار الجليدية عبر مناطق واسعة. يمكن استخدام صور الأقمار الصناعية لتتبع التغيرات في مدى النهر الجليدي، وسرعة التدفق، وارتفاع السطح. يعد الرادار التصويري الاصطناعي التداخلي (InSAR) تقنية مفيدة بشكل خاص لقياس حركة الأنهار الجليدية، حيث يمكنه اكتشاف التغيرات الطفيفة في سطح الأرض بدقة عالية.

المسوحات الميدانية

تتضمن المسوحات الميدانية إجراء قياسات مباشرة لحركة الأنهار الجليدية باستخدام أدوات المسح مثل المحطات الشاملة والدوائر. يمكن أن توفر هذه القياسات بيانات دقيقة للغاية عن معدلات تدفق الأنهار الجليدية وأنماط التشوه. ومع ذلك، فإن المسوحات الميدانية كثيفة العمالة ويمكن أن تكون صعبة الإجراء في البيئات النائية والخطرة.

قياسات GPS

توفر قياسات GPS (نظام تحديد المواقع العالمي) طريقة سهلة ودقيقة نسبيًا لتتبع حركة الأنهار الجليدية. يمكن وضع أجهزة استقبال GPS على سطح النهر الجليدي واستخدامها لتتبع موقعها بمرور الوقت. يمكن استخدام البيانات التي تم جمعها من أجهزة استقبال GPS لحساب سرعات تدفق الأنهار الجليدية ومعدلات التشوه.

التصوير الفوتوغرافي المتسلسل

يتضمن التصوير الفوتوغرافي المتسلسل التقاط سلسلة من الصور للنهر الجليدي بمرور الوقت. من خلال مقارنة الصور، من الممكن تصور حركة الأنهار الجليدية وتتبع التغيرات في مدى النهر الجليدي وميزات السطح. يمكن أن يكون التصوير الفوتوغرافي المتسلسل أداة قيمة لإشراك الجمهور وزيادة الوعي بتأثيرات تغير المناخ على الأنهار الجليدية.

خاتمة

حركة الأنهار الجليدية هي ظاهرة معقدة ورائعة تلعب دورًا حاسمًا في تشكيل كوكبنا. يعد فهم آليات حركة الأنهار الجليدية، والعوامل التي تؤثر عليها، وتأثيرها على المناظر الطبيعية والمناخ والمجتمعات البشرية أمرًا ضروريًا لمعالجة التحديات التي يفرضها تغير المناخ وإدارة موارد المياه بشكل مستدام.

مع استمرار ذوبان الأنهار الجليدية وانحسارها استجابة لتغير المناخ، أصبح من المهم أكثر من أي وقت مضى مراقبة حركتها وفهم تداعياتها للمستقبل.

من خلال استخدام مزيج من الأبحاث العلمية، والتقدم التكنولوجي، والمشاركة العامة، يمكننا اكتساب فهم أعمق لحركة الأنهار الجليدية والعمل نحو مستقبل أكثر استدامة لكوكبنا.

قراءات إضافية

• باترسون، دبليو إس بي (1994). *فيزياء الأنهار الجليدية* (الطبعة الثالثة). بتروورث-هاينمان.
• بين، دي آي، وإيفانز، دي جي إيه (2010). *الأنهار الجليدية والتجلييد* (الطبعة الثانية). هوجير للتعليم.