Glaciärkalvning och isbergsbildning
Det dånande brakandet av ett isblock som lossnar från en glaciärfront och störtar ned i havet eller en sjö är ett av polarlandkapets mest dramatiska ljud. Kalvning — den process varigenom isblock bryts loss från en glaciärs terminus och blir isberg — är en av de primära mekanismerna för massförlust i glaciärer som slutar i vatten. I Grönland förlorar isen mer massa via kalvning än via ytsmältning; i Antarktis är kalvning ännu mer dominerande.
Att förstå kalvningsprocesserna är centralt för att modellera framtida bidrag till havsyteökning, och det är ett av de vetenskapliga problemer som är svårast att kvantifiera exakt — kalvning är diskontinuerlig, händelsedriven och svår att förutsäga. Utforska kalbande glaciärer och isbergsproducerande platser på kartan.
Grundläggande mekanismer
Kalvning sker när spänningen i isen vid glaciärens front överstiger isens hållfasthet. Denna spänning uppstår av en kombination av faktorer: isens flödeshastighet (som driver isen mot fronten), tidvattenkrafter (som cykliskt höjer och sänker vattennivån och böjer iskanten), vattenunderskärning (smältvatten och havsvatten som eroderar isens underkant), och spricksystemets geometri.
Sprickor spelar en central roll. Kalvning sker i allt väsentligt längs befintliga sprickor — vertikala och diagonala sprickor i glaciärens front som propagerar nedåt under inverkan av spänningen. När en spricka propagerar till full isdjup lossnar blocket och faller i vattnet.
Vattendjupet vid kalvningsfronten är en av de viktigaste parametrarna. Djupare vatten möjliggör kalvning av djupare isblock och ger en mer aktiv kalvningsprocess. Det är delvis orsaken till att glaciärer som når djupt vatten — som Jakobshavn Isbrae på Grönlands västkust med ett front-djup på flera hundra meter — har exceptionellt hög kalvningstakt.
Melt undercutting
En viktig och länge underuppskattad process för kalvning är termal underskärning — havsvatten varmare än isens smältpunkt eroderar isens underkant, skapar ett utbuktande undervattensrelief som destabiliserar fronton och accelererar kalvning.
Relativt varmt Atlantvatten som cirkulerar längs Grönlands kust och in under trösklarna i fjordarna nära kalvningsfronterna har under de senaste decennierna accelererat underskärning av flera stora utloppsglacpiärers fronter. Studier av Helheim Glacier och Kangerdlugssuaq Glacier i östra Grönland har dokumenterat kopplingen mellan Atlantvattnets temperatur, underskärningshastighet och kalvningstakt.
Bua-kalvning och tabulärer isberg
Kalvning tar sig olika former beroende på glaciärtyp. Havsglaciärer som slutar direkt i havet kan kalva antingen "buoy"-blocks — block som välter och flyter upp, ofta med undervattens-dominans — eller "tabular" isberg, plattformade flak av is.
Tabulärer isberg är karakteristiska för Antarktis. Isplattorna (ice shelves) — flytande isutskjut från inlandsisen — kalvar enorma, platta isberg av en skala som saknar motstycke i Arktis. Iceberg B-15, som kalbades från Ross Ice Shelf år 2000, mätte ungefär 295 x 37 kilometer och var det stöörsta enskilda isberg uppmätt med moderna metoder. Larsen B-ishyllan kollapsade 2002 och producerade enorma mängder isbergsmaterial på kort tid.
Dramatiska kalvningshändelser och geofysik
Moderna seismologiska stationer kan registrera kalvningshändelser vid stora glaciärer som seismiska händelser, ibland kallade "glacial earthquakes". Dessa händelser har magnituder som kan detekteras av jordbävningsstationer tusentals kilometer bort och ger information om kalvningens dynamik och kraft.
Specifikt är det de stora glacialskred-kalvningarna — där ett stort isblock faller och drar med sig mer is i en kedjereaktion — och de vältningstillfällen när ett nyss kalbat isblock roterar och stör vattenytan som genererar de starkaste seismiska signalerna. Jakobshavn Isbrae och Helheim Glacier i Grönland är kända generatorer av dessa glaciala jordbävningar.
Kalvning på Svalbard och Arktis
Svalbards glaciärer uppvisar varierade kalvningsbeteenden. Glaciärer som når havet i relativt grunt vatten, som Kongsbreen i Kongsfjorden, har mer begränsad kalvningstakt. Glaciärer i djupare fjordmiljöer kalvar mer aktivt. Tunabreen och Kronebreen nära Ny-Ålesund är väl övervakade med automatiska kameror och har blivit testbäddar för nya kalvningsmodeller.
Polarklimatets uppvärmning — som sker ungefär dubbelt så snabbt i Arktis som det globala genomsnittet — innebär att en ökande andel av Svalbardglaciärernas front exponeras för varmare havsvatten, en faktor som förväntas öka kalvningstakten framöver.
Isbergens liv efter kalvning
När ett isberg har kalbats börjar en ny fas av smältning och erosion. Isbergets form förändras kontinuerligt av ytsmältning från sol och luft, under vattensmältning av omgivande havsvatten, och av sprickpropagering som kan leda till att stora isberg splittrars i mindre bitar.
Isbergets rörelse styrs av havsströmmar, vind och Coriolis-kraft. Isberg från Grönland driftar söderut längs den grönländska kusten, in i Labradorhavet och vidare mot Newfoundland, där de utgör en navigationsfara. Titanic sjönk 1912 i kollision med ett isberg troligen kalbat från Grönland månader eller år tidigare.
De mineralpartiklar som isfossen bär med sig — morän-material inkorporerat i isen — avsättas på havsbottnen när isen smälter och bildar IRD, Ice Rafted Debris, skikt i marina sediment som är ett centralt verktyg för paleookeanografer som rekonstruerar historiska kalvningshändelser och ismassornas utbredning.