M5-Frakturen und schnelle Ereignisse

Thema

Der Modus der Bruch- und Schnellereignisse umfasst kryosphärische Prozesse, die innerhalb von Sekunden bis Stunden ablaufen und alle eines gemeinsam haben: Sie beinhalten den mechanischen Bruch von Eis oder Schnee. Schneelawinen sind das häufigste Phänomen in diesem Modus: Sie entstehen, wenn die Scherspannung in einer Schneeschicht die Scherfestigkeit einer darunter liegenden, schwächeren Schicht übersteigt – genau in der Ebene, in der der Bruch erfolgt. Schneebrettlawinen sind die gefährlichsten, da sie das plötzliche Brechen einer zusammenhängenden Schneeplatte beinhalten, die als ein einziger Block abrutscht. Pulverschneelawinen hingegen erreichen Geschwindigkeiten zwischen 100 und 300 Metern pro Sekunde und erzeugen eine Wolke aus aufgewirbelten Schneepartikeln, die sich über die Topographie des Geländes hinaus bewegen kann. Gletscherspalten oder Risse im Gletschereis entstehen, wenn die Zugspannung im Eis die Bruchfestigkeit des polykristallinen Eises selbst übersteigt. Auf der Oberfläche eines Gletschers entstehen Gletscherspalten genau dort, wo die Fließgeschwindigkeit des Eises divergiert und eine Dehnungszone bildet: am Ausgang einer Krümmung des Gletscherbetts, am Beginn eines Eisbruchs oder dort, wo der Gletscher beim Überqueren einer rauen Stelle seines eigenen Bettes beschleunigt.

Die maximale Tiefe einer Gletscherspalte in Trockeneis ist begrenzt, da der Druck, der die Spalte zu schließen droht, mit der Tiefe zunimmt. Steht jedoch Oberflächenwasser zur Verfügung, kann dieses die Spalte durch Hydrofrakturierung bis zum Gletscherfuß ausdehnen. Genau diese Hydrofrakturierung ist der Mechanismus hinter den größten Kalbungsereignissen. Jökulhlaups, das isländische Wort für Gletscherflut, sind plötzliche Ausflüsse von Gletscher- oder subglazialen Seen, die innerhalb weniger Stunden enorme Wassermengen freisetzen können. Diese plötzliche Entleerung wird ausgelöst, wenn der Wasserdruck den Widerstand des Eisdamms überwindet, der ihn zurückhielt. Dies geschieht entweder durch das Brechen des Eisdamms wie ein Bogen, durch das Aufschwimmen des Eises oder indem der Wasserdruck des Sees das Gewicht des darüber liegenden Eises übersteigt und das Wasser durch das subglaziale System selbst presst.

Die Ausbreitung des durch einen Jökulhlaup freigesetzten Wassers durch subglaziale Kanäle folgt denselben hydraulischen Gesetzmäßigkeiten wie ein unter Druck stehender Tunnel. Diese Ausbreitung wird durch positive Rückkopplung beschleunigt: Das warme Wasser, das durch den Kanal fließt, schmilzt dessen Eiswände und erweitert ihn. Durch diesen erweiterten Kanal kann ein noch größerer Wasserstrom hindurchfließen. Dieser größere Wasserstrom erzeugt wiederum mehr Wärme und schließt so einen sich selbst verstärkenden Kreislauf. Zusammen mit Schneelawinen und Gletscherspalten vervollständigt dies die Reihe von Bruchprozessen und schnellen Ereignissen, mit denen diese Beschreibung begann.

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