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Ice-thickness Patterns and the Dynamics of the Ross Ice Shelf, Antarctica *

  • Charles R. Bentley (a1), John W. Glough (a2), Kenneth C. Jezek (a3) and Sion Shabtaie (a3)

Abstract

As part of the Ross Ice Shelf Geophysical and Glaciological Survey, a detailed map of ice thickness has been produced from airborne radar measurements closely tied to the network of survey stations on the ice-shelf surface. The map, drawn with a 20 m contour interval, reveals a highly complex pattern of thickness variations reflecting presumably, at least in part, complex ice-shelf dynamics. Many features of the thickness variation pattern appear to be associated with zones of grounded ice, but not all. Features of interest include many ice thickness minima, with closures up to 120m; a narrow, greatly elongated ridge-trough system 450 km or more in length; a few ice thickness maxima; steep regional gradients of 10 m/km in freely floating ice; highly contorted contours suggesting a large-scale “turbulence”; and at least two remarkable step-like changes in ice thickness. The irregularity of many of these features suggests dynamic non-equilibrium, i.e. the existence of transients in the dynamic system, so that the ice shelf as a whole suggests a state of rather rapid change. Flow-bands constructed on the basis of the strengths of the echo from the ice-water interface clearly delineate the outflow from the main East Antarctic outlet glaciers in the grid eastern part of the shelf. A discontinuous flow band originating in a small mountain glacier (Robb Glacier) suggests a variable mesoclimate in the vicinity of the glacier within the last thousand years. Strong reflections near the ice front suggest bottom melting of saline ice previously frozen on to the underside of the ice. Several rifts or incipient rifts in the ice shelf characteristically show two lateral bands of strong reflections with a non-reflecting zone in between.

Résumé

Comme une participation à Ross Ice Shelf Geophysical and Glaciological Survey, une carte détaillée de l’épaisseur de la glace a été établie par mesures aériennes au radar, en liaison étroite avec le réseau des stations d’observations sur la couverture de glace elle-même. Dessinée avec des courbes de niveau équidistantes de 20 m, la carte révèle un dessin très compliqué des variations d’épaisseur de la glace, qui reflète probablement au moins en partie, la complexité de la dynamique de la couverture de glace. Beaucoup de caractéristiques du dessin des variations d’épaisseur de glace paraissent associées avec des zones de glaces de terre mais pas toutes. Les caractéristiques intéressantes comportent beaucoup de minimum d’épaisseur de glace qui vont jusqu’à 120 m; un système étroit et très allongé de rides et de creux de 450 km et plus de longueur; un petit nombre de maximum d’épaisseur de glace; un gradient régional élevé de 10 m/km dans la glace flottant librement; des lignes de niveau très sinueuses suggérant une “turbulence” à grande échelle; et au moins deux remarquables changements en marche d’escalier de l’épaisseur de la glace. L’irrégularité de beaucoup de ces traits suggèrent un déséquilibre dynamique, si bien que la couverture de glace dans son ensemble fait penser à un stade de changement assez rapide. Les zones de courant construites d’après la vigueur des échos reçus de l’interface glace-eau délimitent clairement l’écoulement à partir des principaux glaciers débouchant sur l’Est Antarctique vers la grille de la partie orientale de la couverture de glace. Un courant discontinu originaire d’un petit glacier de montagne (Robb Glacier) fait penser à un climat interne variable dans le voisinage de ce glacier au cours du dernier millier d’années. De fortes réflections près du front de glace font supposer une fusion au fond de la glace saline autrefois gelée dessous la glace. Plusieurs crevasses ou débuts de crevasses dans la couverture de glace se caractérisent par deux bandes latérales à forte réflexion entourant une zone non réfléchissante.

Zusammenfassung

Als Teil des Ross Ice Shelf, Geophysical and Glaciological Survey wurde aus Radarmessungen aus der luft, die eng mit dem Netz der Vermessungsstationen auf der Schelfeisoberfläche verbunden wurden, eine detaillierte Karte der Eisdicken hergestellt. Die Karte, die mit 20 m-Höhenlinien versehen ist, enthüllt ein höchst komplexes Muster con Dickenschwankungen, die zumindest teilweise eine komplexe Schelfeisdynamik widerspiegeln. Viele Erscheinungen des Dickenmusters, jedoch nicht alle, scheinen mit Zonen aufsitzenden Eises verbunden zusein. Interessante Erscheinungen sind unter anderem: Dickenminima mit Grenzen bis zu 120 m; ein enges, weitgehend verlängertes Rücken- und Trogsystem von 450 oder mehr km Länge. einige wenige Dicken-maxima; steile regionale Neigungen von 10 m/km in frei schwimmendem Eis; höchst gewundene Höhenlinien, die auf eine grossflächige “Turbulenz” hindeuten; letztlich zwei bemerkenswerte sprunghafte Wechsel in der Eisdicke. Die Unregelmässigkeit vieler dieser Erscheinungen lassen ein dynamisches Ungleiehgewicht vermuten, d.h. das Vorhandensein von Übergangsstadien im dynamischen System, die das gesamte Schelfeis in einem Zustand sehr raschen Wechsels erscheinen lassen. Strombänder, konstruiert auf der Basis der Echostärke von der Grenzfläche zwischen Eis und Wasser, zeichnen klar den Zustrom über die Ausfluss-gletscher aus der Ostantarktis in der Osthälfte des Schelfeises nach. Die diskontinuierliches Stromband, das von einem kleinen Gebirgsgletscher (Robb Glacier) ausgeht, lässt ein veränderliches Mesoklima in der Umgebung des Gletschers während der letzten 1000 Jahre vermuten. Starke Reflexionen nahe der Eisfront deuten auf das Abschmelzen salzhaltigen Eises an der Unterseite, das vorher dort aufgefroren war. Einige Risse oder beginnende Risse im Schelfeis zeigen sich charakteristisch als zwei benachbarte Bänder mit starker Reflexion, getrennt durch eine reflexionsclose Zone.

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References

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