הבנת תנועת קרחונים: מבט גלובלי

קרחונים, נהרות קרח עצומים, הם מאפיינים דינמיים של כדור הארץ שלנו. הם אינם גושים סטטיים אלא מסות בתנועה מתמדת, המגיבות לכוח הכבידה ולתנאים סביבתיים. הבנת תנועת קרחונים חיונית להבנת מערכת האקלים של כדור הארץ, התפתחות הנוף וההשפעה של שינויי האקלים על משאבי המים ועליית פני הים.

מהו קרחון?

לפני שמתעמקים בתנועת קרחונים, חיוני להגדיר מהו קרחון. קרחון הוא מסה רב-שנתית של קרח, שלג ופירן (שלג דחוס חלקית ששרד לפחות עונת התכה אחת בקיץ) שנוצרת במשך שנים רבות ונע תחת משקלה שלה. קרחונים נמצאים בכל יבשת מלבד אוסטרליה, מאזורי הקוטב ועד להרים גבוהים.

מאפיינים עיקריים של קרחון כוללים:

• גודל ועובי: קרחונים נעים בגודלם מקרחוני קרקס קטנים ועד משטחי קרח עצומים המכסים אלפי קילומטרים רבועים ומגיעים לעובי של קילומטרים.
• היווצרות קרח: קרח קרחוני נוצר באמצעות דחיסה וגיבוש מחדש של שלג לאורך זמן. כאשר שלג מצטבר, הוא דוחס את השכבות שמתחת, והופך את גבישי השלג לפירן צפוף יותר ובסופו של דבר לקרח קרחוני.
• תנועה: היכולת לזרום תחת משקלו היא מאפיין מובהק של קרחונים.
• מאזן מסה: קרחונים צוברים מסה באמצעות הצטברות (שלג) ומאבדים מסה באמצעות אבלציה (התכה, המראה ופריצה). האיזון בין הצטברות לאבלציה קובע אם קרחון מתקדם, נסוג או נמצא בשיווי משקל.

מנגנונים של תנועת קרחונים

קרחונים נעים באמצעות שילוב של תהליכים, המסווגים באופן כללי ל:

• דפורמציה פנימית
• החלקה בסיסית

דפורמציה פנימית

דפורמציה פנימית, המכונה גם זחילה, היא התהליך שבו גבישי קרח בתוך הקרחון מתעוותים ומחליקים זה על פני זה תחת כוח הכבידה. קצב הדפורמציה הפנימית מושפע ממספר גורמים:

• טמפרטורה: קרח חם יותר ניתן לעיוות יותר מקרח קר יותר. שיפועי טמפרטורה בתוך הקרחון משפיעים על קצב הדפורמציה הפנימית, כאשר קרח בסיסי חם יותר מתעוות ביתר קלות.
• עובי קרח: משקל הקרח המכסה מגביר את הלחץ על גבישי הקרח, ומקדם דפורמציה. קרחונים עבים יותר חווים שיעורי דפורמציה פנימית גדולים יותר.
• כיוון גבישי קרח: הכיוון של גבישי קרח משפיע על הקלות שבה הם יכולים להתעוות. גבישי קרח המיושרים בכיוון נוח לעיוות יתרמו יותר לתנועת קרחונים.

תחשוב על זה כמו ערימה של קלפים שנלחצים מהצד; הקלפים מחליקים זה על זה. בקרחון, גבישי קרח ממלאים את תפקיד הקלפים.

החלקה בסיסית

החלקה בסיסית מתרחשת כאשר הקרחון מחליק על פני המיטה שלו. תהליך זה מתאפשר על ידי נוכחות מים בממשק הקרח-מיטה. המים יכולים לנבוע מ:

• התכה בלחץ: הלחץ מהקרח המכסה מפחית את נקודת ההתכה של המים, וגורם לקרח בבסיס להימס.
• חום גיאותרמי: חום מתוך כדור הארץ יכול להמיס קרח בבסיס הקרחון.
• מי הפשרת פני השטח: מי הפשרה מפני השטח של הקרחון יכולים לחלחל דרך סדקים ומולינים (פירים אנכיים) אל המיטה.

נוכחות של מים מפחיתה את החיכוך בין הקרחון למיטה שלו, ומאפשרת לקרחון להחליק ביתר קלות. קצב ההחלקה הבסיסית מושפע מגורמים כמו:

• לחץ מים: לחץ מים גבוה יותר מפחית את החיכוך ומגדיל את קצבי ההחלקה.
• חספוס המיטה: מיטה חלקה יותר מאפשרת החלקה קלה יותר, בעוד מיטה מחוספסת מגבירה את החיכוך.
• משקעים: נוכחות של משקעים במיטה יכולה או להקל או להפריע להחלקה, תלוי בתכונות שלה.

החלקה בסיסית היא מנגנון חשוב במיוחד עבור קרחונים זורמים במהירות וזרמי קרח, שיכולים לנוע בקצבים של מספר מטרים ביום.

סוגים של זרימת קרחונים

בעוד דפורמציה פנימית והחלקה בסיסית הם המנגנונים הבסיסיים של תנועת קרחונים, קרחונים מציגים התנהגויות זרימה שונות בהתאם למאפיינים שלהם ולתנאים סביבתיים. אלה כוללים:

• זרימה למינרית
• זרימת פקק
• זרימה מתרחבת ודוחסת
• גלי קרחונים

זרימה למינרית

זרימה למינרית מתרחשת כאשר שכבות קרח מחליקות זו על פני זו בצורה חלקה, ללא ערבוב. סוג זה של זרימה אופייני לקרחונים קרים יותר עם קצבי זרימה נמוכים יחסית. פרופיל המהירות של זרימה למינרית הוא כזה שהקרח בבסיס נע לאט יותר מהקרח בפני השטח, עקב חיכוך עם המיטה.

זרימת פקק

זרימת פקק מתרחשת כאשר הקרחון כולו נע כגוש יחיד, ללא דפורמציה פנימית משמעותית. סוג זה של זרימה נפוץ בקרחונים עם מיטה חלקה יחסית ולחץ מים גבוה. פרופיל המהירות של זרימת פקק אחיד יותר מזרימה למינרית, כאשר הקרח בפני השטח ובבסיס נע במהירויות דומות.

זרימה מתרחבת ודוחסת

זרימה מתרחבת ודוחסת מתרחשת באזורים שבהם שיפוע המיטה של הקרחון משתנה. באזורים שבהם שיפוע המיטה עולה (זרימה מתרחבת), הקרחון נמתח ומתדקק. באזורים שבהם שיפוע המיטה יורד (זרימה דוחסת), הקרחון נדחס ומתעבה. דפוסי זרימה אלה יכולים ליצור סדקים (סדקים עמוקים בקרח) באזורים מתרחבים ואוגיבים (דפוסים מפוספסים על פני השטח של הקרחון) באזורים דוחסים.

סדקים נוצרים כאשר מאמץ המתיחה בקרח עולה על חוזקו. הם יכולים להיות מסוכנים למטפסי הרים וחוקרים.

גלי קרחונים

גלי קרחונים הם תקופות של האצה מהירה בזרימת הקרחונים, שבמהלכן קרחון יכול לנוע במהירויות של עשרות או אפילו מאות מטרים ביום. גלים נגרמים בדרך כלל על ידי הצטברות של לחץ מים במיטת הקרחון, מה שמפחית את החיכוך ומאפשר לקרחון להחליק במהירות. המנגנונים המדויקים הגורמים לגלים עדיין נמצאים בחקירה, אך גורמים כמו שינויים באספקת המים, טופוגרפיה של המיטה ועובי הקרח נחשבים לתפקיד.

אחד מקרחוני הסוג גל המתועדים ביותר הוא קרחון Variegated באלסקה, שחווה גל גדול בשנת 1995 לאחר עשרות שנים של שקט. הגל הביא לשינויים משמעותיים בגיאומטריה ובדפוסי הזרימה של הקרחון.

גורמים המשפיעים על תנועת קרחונים

גורמים רבים משפיעים על הקצב והסגנון של תנועת קרחונים. אלה כוללים:

• אקלים
• טופוגרפיה
• גיאולוגיה
• גודל ועובי הקרחון

אקלים

אקלים הוא המניע העיקרי של תנועת קרחונים. שינויים בטמפרטורה ובמשקעים משפיעים על מאזן המסה של קרחון, אשר בתורו משפיע על קצב הזרימה שלו. טמפרטורות חמות יותר מובילות להמסה מוגברת ולהפחתת הצטברות, וגורמות לקרחונים להתדקק ולסגת. לעומת זאת, טמפרטורות קרירות יותר ומשקעים מוגברים מובילים להצטברות מוגברת ולהתקדמות קרחונים.

ההשפעות של שינויי האקלים מורגשות ברחבי העולם. לדוגמה, הקרחונים של הרי ההימלאיה, המכונים לעתים קרובות "מגדלי המים של אסיה", נמסים במהירות עקב עליית הטמפרטורות. לכך יש השלכות משמעותיות על משאבי המים והחקלאות באזור.

טופוגרפיה

הטופוגרפיה של השטח שעליו זורם קרחון משפיעה על תנועתו. מדרונות תלולים מקדמים קצבי זרימה מהירים יותר, בעוד שמדרונות מתונים מאטים את הזרימה. הצורה של העמק או האגן שבהם ממוקם קרחון משפיעה גם היא על דפוס הזרימה שלו. צווארי בקבוק בעמק יכולים לגרום לקרחון להאיץ, בעוד שאזורים רחבים יותר יכולים לגרום לו להאט.

שקול את הניגוד בין קרחון עמק הכלוא בתוך קירות הרים תלולים לבין משטח קרח המתפשט על פני מישור שטוח יחסית. קרחון העמק בדרך כלל יציג קצבי זרימה מהירים יותר עקב השיפוע התלול יותר.

גיאולוגיה

הגיאולוגיה של מיטת הקרחון משפיעה על קצב ההחלקה הבסיסית. מיטה חלקה ואטומה מקדמת החלקה מהירה יותר, בעוד מיטה מחוספסת וחדירה מאטה אותה. נוכחות של משקעים במיטה יכולה להשפיע גם על קצבי ההחלקה, תלוי בתכונות שלה. לדוגמה, סוגים מסוימים של משקעים (כגון חרסיות רכות) יכולים להתעוות בקלות ולאפשר לקרחון להחליק ביתר קלות.

גודל ועובי הקרחון

קרחונים גדולים ועבים יותר בדרך כלל נעים מהר יותר מקרחונים קטנים ודקים יותר. הסיבה לכך היא שמשקל הקרח מגביר את הלחץ על גבישי הקרח, ומקדם דפורמציה פנימית, ואת לחץ המים במיטה, ומקדם החלקה בסיסית.

ההשפעה של תנועת קרחונים

לתנועת קרחונים יש השפעה עמוקה על הנוף, האקלים והחברות האנושיות.

• התפתחות נוף
• ויסות אקלים
• משאבי מים
• סכנות טבע

התפתחות נוף

קרחונים הם גורמים חזקים של שחיקה ושקיעה. כשהם נעים, הם חורצים עמקים, מפוסלים הרים ומובילים כמויות עצומות של משקעים. שחיקת קרחונים יוצרת צורות נוף ייחודיות כגון:

• עמקי U
• קרקסים (שקעים בצורת קערה)
• אריטות (רכסים חדים)
• קרניים (פסגות פירמידליות)
• סטיות (שריטות על סלע האם)

שקיעת קרחונים יוצרת צורות נוף כגון:

• מורנות (רכסי משקעים המונחים בקצוות הקרחון)
• אסקרים (רכסים סינוסים של משקעים המונחים על ידי זרמי מי הפשרה מתחת לקרחון)
• קאמים (תלוליות של משקעים המונחות על פני השטח של הקרחון)
• מישורי שטיפה (אזורים שטוחים של משקעים המונחים על ידי זרמי מי הפשרה מעבר לקצה הקרחון)

הפיורדים של נורבגיה הם דוגמה קלאסית לעמקי U שנחרצו על ידי קרחונים במהלך עידני קרח בעבר. האגמים הגדולים של צפון אמריקה נוצרו גם הם על ידי שחיקת קרחונים.

ויסות אקלים

לקרחונים יש תפקיד בוויסות האקלים של כדור הארץ. פני השטח הבהירים שלהם מחזירים את אור השמש לחלל, ועוזרים לשמור על קרירות כדור הארץ. הם גם אוגרים כמויות גדולות של מים, שיכולים למתן את זרימת הנחלים ולעזור לבודד מפני בצורת.

עם זאת, ככל שקרחונים נמסים עקב שינויי האקלים, הם תורמים לעליית פני הים ומפחיתים את כמות אור השמש המוחזרת לחלל, מה שיכול להאיץ עוד יותר את ההתחממות.

משאבי מים

קרחונים הם מקור חשוב למים מתוקים עבור אזורים רבים בעולם. מי הפשרה מקרחונים מספקים מים לשתייה, השקיה והפקת אנרגיה הידרואלקטרית. עם זאת, ככל שהקרחונים מצטמצמים עקב שינויי האקלים, הזמינות של מים אלה מאוימת.

בהרי האנדים של דרום אמריקה, קהילות רבות מסתמכות על מי הפשרה קרחוניים לאספקת המים שלהן. הצטמצמות הקרחונים באזור זה גורמת למחסור במים ולסכסוכים על משאבי מים.

סכנות טבע

תנועת קרחונים יכולה להוות גם סכנות טבע. גלי קרחונים יכולים לעורר שיטפונות קטסטרופליים, המכונים jökulhlaups. שיטפונות אלה יכולים להציף אזורים במורד הזרם, ולגרום לנזק נרחב ולאובדן חיים.

הר הגעש Grimsvötn באיסלנד ממוקם מתחת למעטה הקרח Vatnajökull. התפרצויות של Grimsvötn יכולות להמיס כמויות גדולות של קרח, ולעורר jökulhlaups שיכולים לאיים על תשתית וקהילות במורד הזרם.

ניטור תנועת קרחונים

ניטור תנועת קרחונים חיוני להבנת הדינמיקה של קרחונים ותגובתם לשינויי האקלים. מספר טכניקות משמשות לניטור תנועת קרחונים, כולל:

• חישה מרחוק לוויינית
• סקרים קרקעיים
• מדידות GPS
• צילום Time-lapse

חישה מרחוק לוויינית

חישה מרחוק לוויינית מספקת דרך חסכונית ויעילה לניטור תנועת קרחונים על פני שטחים גדולים. ניתן להשתמש בתמונות לוויין כדי לעקוב אחר שינויים בהיקף הקרחון, מהירות הזרימה וגובה פני השטח. מכ"ם סינתטי לפתיחה אינטרפרומטרי (InSAR) הוא טכניקה שימושית במיוחד למדידת תנועת קרחונים, מכיוון שהוא יכול לזהות שינויים עדינים בפני השטח של כדור הארץ בדיוק רב.

סקרים קרקעיים

סקרים קרקעיים כוללים ביצוע מדידות ישירות של תנועת קרחונים באמצעות מכשירי מדידה כגון תחנות טוטליות ותאודוליטים. מדידות אלה יכולות לספק נתונים מדויקים ביותר על קצבי זרימת הקרחון ודפוסי דפורמציה. עם זאת, סקרים קרקעיים הם עתירי עבודה ויכולים להיות מאתגרים לביצוע בסביבות מרוחקות ומסוכנות.

מדידות GPS

מדידות GPS (מערכת מיקום גלובלית) מספקות דרך קלה יחסית ומדויקת לעקוב אחר תנועת קרחונים. ניתן להציב מקלטי GPS על פני השטח של הקרחון ולהשתמש בהם כדי לעקוב אחר מיקומם לאורך זמן. ניתן להשתמש בנתונים שנאספו ממקלטי GPS כדי לחשב את מהירויות הזרימה ושיעורי הדפורמציה של הקרחון.

צילום Time-lapse

צילום Time-lapse כולל צילום סדרה של תמונות של קרחון לאורך זמן. על ידי השוואת התמונות, ניתן לדמיין תנועת קרחונים ולעקוב אחר שינויים בהיקף הקרחון ובמאפייני פני השטח. צילום Time-lapse יכול להיות כלי רב ערך לגיוס הציבור והעלאת המודעות להשפעות של שינויי האקלים על קרחונים.

מסקנה

תנועת קרחונים היא תופעה מורכבת ומרתקת הממלאת תפקיד מכריע בעיצוב כדור הארץ שלנו. הבנת המנגנונים של תנועת קרחונים, הגורמים המשפיעים עליה והשפעתה על הנוף, האקלים והחברות האנושיות חיונית להתמודדות עם האתגרים שמציבים שינויי האקלים וניהול משאבי מים באופן בר קיימא.

ככל שקרחונים ממשיכים להימס ולסגת בתגובה לשינויי האקלים, חשוב יותר מתמיד לנטר את תנועתם ולהבין את ההשלכות לעתיד.

באמצעות שילוב של מחקר מדעי, התקדמות טכנולוגית ומעורבות ציבורית, נוכל לקבל הבנה מעמיקה יותר של תנועת קרחונים ולפעול לקראת עתיד בר קיימא יותר עבור כדור הארץ שלנו.

לקריאה נוספת

• Paterson, W. S. B. (1994). *The physics of glaciers* (מהדורה שלישית). Butterworth-Heinemann.
• Benn, D. I., & Evans, D. J. A. (2010). *Glaciers & glaciation* (מהדורה שנייה). Hodder Education.