Геотермический градиент и ледники

[Jo]

Геотермическая ступень - увеличение глубины в земной коре (в метрах), соответствующее повышению температуры горных пород на 1°С. В среднем Г. с. равна 30≈40 м; в кристаллических породах в несколько раз больше (до 120≈200 м), чем в осадочных. Колеблется в значительных пределах в зависимости от глубины и места (от 5 до 150 м). Для Москвы средняя величина Г. с. равна 38,4 м. Прирост температуры горных пород с увеличением глубин их залегания называется геотермическим градиентом.

Коэф. теплопроводности гранита и базальта (3,5) в ~1,5 раза >, чем у льда (0°С - 2.21, −20°С - 2.44, −60°С - 2.91). http://www.xiron.ru/content/view/58/28/
http://ru.wikipedia.org/wiki/
Так что геотермическая ступень в леднике должна быть где-то около 100 м. И, ЕСЛИ НЕ ОШИБАЮСЬ ДОЛЖНА БЫТЬ ЕЩЕ БОЛЬШЕ, если под промерзшим слоем земли под ледником есть насыщенные жидкой водой пески или песчаники

[Jo]

"Геотермический градиент математически выражается измением температуры, приходящееся на единицу глубины.
Большую роль в исследование геотермического градиента сыграла Кольская скважина. При её заложении расчёты велись в соответствии с 10 °C на километр. Проектная глубина Кольской скважины была 15 км. Соответственно, это означало, что ожидаемая температура была порядка 150 °C. Однако, градиент 10 °C/км был только до трёх километров, а глубже градиент стал увеличиваться таким образом, что 12 км температура составляла 220 °C. Предполагается, что на проектной глубине температура составит 280 °C."

А чего он стал увеличиваться после 3 км? Пошли менее теплопроводные породы? Какие это интересно в щите могут быть мало теплопроводные породы?

"Мощность мерзлых горных пород иногда достигает 1,5 тыс. м. Так, в районе реки Мархи (приток Вилюя) на глубине 1,8 тыс. м температура составляет всего лишь 3,6 °С. Здесь геотермическая ступень составляет 500 м на 1 °С." http://dhes.ime.mrsu.ru/studies/nrps/le ... 1ef1ee1c8e
А в чем причина? На 1,5 км или глубже залегают очень малотеплопров. осадочные породы, А ВЫШЕ НАОБОРОТ ВЫСОКОТЕПЛОПРОВОДНЫЕ?

[Pavel]

Я что-то задумался над ассоциативными примерами...
Я всегда ассоциировал Землю с термосом, который медленно отдает тепло.
Например термосы из чего будут лучше? Из гранита или изо льда?

[Jo]

Изо льда http://www.xiron.ru/content/view/58/28/ лучше.
А еще лучше из насыщенного водой песка (коэф. теплопров. песка при 0% влажности - 0.33, 10% влажности - 0.97, 20% влажности - 1.33 Вт/(м·K)), а еще лучше из воды (0,6 Вт/(м·K)).

Чем меньше теплопроводность материала, тем лучше термос

[Идрис]

Не забывайте про конвекцию и вертикальные движения в земле. Согласно всем существующим моделям (хоть тектоники плит, хоть сжатия, хоть расширения, хоть чего угодно) на Земле идут мощные процессы движений вещества вверх и вниз. А такие конвекции служат могучими переносчиками тепла. Плюс флюиды из недр, ежегодно ведь кубокилометры перегретых газов вырываются на поверхность, сложно представить сколько просто рассеивается в коре и сколько в сумме они тепла выносят. Так что если Земля и термос, то такой который много раз разбит.

А по льду. Есть ведь некие формулы, где при увеличении давления и равном объеме (лед то не сжимается), неизбежно растет температура. То есть чем толще слой льда сверху, тем неизбежно растет давление и температура.

[Jo]

Это в адиабатических условиях (когда тепловая энергия не отводится).

Касательно флюидов, конвекции и др.:
Вы бы могли в свете этого или еще чего-то прокомментировать второе сообщение этой темы?

[Сeргеj]

...чем толще слой льда сверху, тем неизбежно растет давление и температура

...и температура плавления льда, потому лед под давлением при положительных температурах не перестает быть льдом.

[Идрис]

А до каких положительных температур может существовать лед. Есть ведь некий предел.

[Сeргеj]

"Между внешним давлением и точкой замерзания (плавления) воды наблюдается интересная зависимость. С повышением давления до 2200 атмосфер она падает: с увеличением давления на каждую атмосферу температура плавления понижается на 0,0075°С. При дальнейшем увеличении давления, точка замерзания воды начинает расти: при давлении 3530 атмосфер вода замерзает при -17°с, при 6380 атмосферах - при 0°С, а при 20670 атмосферах - при 76°С. В последнем случае будет наблюдаться горячий лед."
Это я Гуглем нашел.
И в другом месте:"В лабораторных условиях при давлении более 40 тыс. атмосфер можно получить лед, который будет плавиться при температуре 175°C."
Это все, кстати, хорошо объясняет наличие жидкой фазы внутри ледника.

[Сeргеj]

Тут, правда, следует добавить, что давление льда даже в Антарктиде у подошвы вряд ли больше 500 атм.,т.е. температура его там не может быть выше -4град.

[Jo]

Если считать, что геотермическая ступень (падение температуры на 1 градус) в леднике = 100 м, а сред. температура над ним = -54 градуса,
то подтаивать снизу будут только ледники выше 5 км.

[Идрис]

По Антарктиде я не понял. В одних местах пишут, что максимум - 4300 метров, в других что толщина бывает свыше 5000 метров. Где правда?

[Сeргеj]

"Максимальная мощность льда обнаружена между станциями Восток и Кейси (Австралия) - 4744 м."
"Самая большая мощность ледников - 4330 м - установлена близ станции Бэрд"
"...максимальная в некоторых районах Восточной Антарктиды – 4800 м."

Ни одна скважина не разбурила такие мощности льда, это вероятно данные геофизики. Меряют, видно, по-разному.

[mihan40]

Если считать, что геотермическая ступень (падение температуры на 1 градус) в леднике = 100 м, а сред. температура над ним = -54 градуса,
то подтаивать снизу будут только ледники выше 5 км.

Уважаемый Йо. Вряд ли корректно температуру воздуха считать крайним значением вертикального изменения температуры льда. Как и "Pavel", я также мыслю ассоциациями, аналогиями и т.п. Хочу сказать, что в "игле" эскимоса намного теплее и комфортней, чем на холодном ветродуве. К тому же, большая часть поверхности ледника представлена не монолитными льдами, а снежными шубами (с малым коэфициентом теплопроводности).
Наличие подледных озер это признанный факт, который нам, Фомам неверующим, говорит, что ледник снизу, все таки, подтаивает (о подледных "амазонках" выносящих кубокилометры напорных талых вод в океан, - я еще молчу). Нас интересует уже количественные характеристики и конешно же ответить правильно на вопрос: - Почему подтаивает? Этим Вы и занялись. Похвально.
Кстати, в Антарктиде по радиальной периферии ледниковой шапки постоянными снежными бурями выдувает массы снега. Каков баланс круговорота воды "атмосфера- ледник - вынос в океан"?

[Jo]

в "игле" эскимоса намного теплее и комфортней, чем на холодном ветродуве.

Иглу эскимосы наверное свежим снегом присыпают, чтоб уменьшить теплопроводность?

К тому же, большая часть поверхности ледника представлена не монолитными льдами, а снежными шубами (с малым коэфициентом теплопроводности).

Да, наверное благодаря этим не очень толстым но рыхлым "шубам" температура от воздуха до верхней шграницы плотного ледника увеличивается очень сильно.
А значит мой расчет был неверен. Чтобы все осталось в силе надо к -54 градуса прибавить еще десяток-другой градусов мороза.

Наличие подледных озер это признанный факт, который нам, Фомам неверующим, говорит, что ледник снизу, все таки, подтаивает (о подледных "амазонках" выносящих кубокилометры напорных талых вод в океан, - я еще молчу).

Вы правы. Но тает явно не во всех местах подошвы
(Большиянов же не с потолка взял это утверждение! Правда откуда, не помню).

Нетаяние/таяние и сила таяния должны зависеть от наличия/отсутствия малотеплопроводных осадочных пород под ледником и толщины ледника в данном месте.
При этом толщина ледника не везде и не всегда будет достигать предела, после которого его подошва начинает подтаивать как из-за горизонтальных перемещений льда, так и из-за многолетних изменений климата (после похолодания некоторое время толщина будет наращиватьсядо предела, определяемого горизонтальным перемещением ледовых масс и/или подтаиваанием ледника снизу)