Sedan början av 1900 -talet har nästan alla jordens glaciärer har dragit sig tillbaka eller smält. Glaciärer täcker 10 procent av planetens landyta och innehåller 75 procent av vårt sötvatten. Dessutom, vattnet från smältande glaciärer står för nästan två tredjedelar av den observerade stigningen i globala havsnivåer. Trots de hotande ekologiska konsekvenserna, glaciärrörelsen förblir dåligt förstådd på grund av brist på forskning om hur stora ismassor skenar och flyter i kontakt med berggrunden.

Grovheten i berggrunden, temperaturen på isbäddsgränssnittet och närvaron av vattenfyllda håligheter påverkar alla friktion och påverkar hur isen kommer att flöda. Att studera dessa faktorer innebär unika utmaningar - fjärradaravkänning av satelliter och flygplan kan spåra glaciala rörelser, men det kan inte kika igenom tusentals fot is för att mäta detaljerade egenskaper hos isen och berget.

I ett nytt papper i Journal of Chemical Physics , teoretiska fysikern Bo Persson vid Jülich Research Center i Tyskland beskriver en ny modell för isfriktion som ger avgörande inblick i glaciärflöden.

Persson vände sig till tidigare studier av gummiytor som antingen är i stationär kontakt eller glider förbi varandra. För glaciärer, han undersökte faktorer som berggrund och isjämnhet, och effekten av regelering - smältning och frysning orsakad av lokala tryckfluktuationer. "Trycket varierar på grund av berggrundens grovhet, "förklarade han." Om du har en stor "bump" på berggrunden, istrycket mot knölen kommer att vara högre på den sida där isen rör sig mot knölen ” - så att isens smälttemperatur sänks.

"Det viktigaste bidraget i min teori är att den exakt beskriver bildandet av hålrum under glidning, och visar att kavitation verkligen sker för glidhastigheter som är typiska för flödande glaciärer, "Sade Persson. För de flesta tjocka glaciärer - som polarisarna - ligger temperaturen mellan is och berggrund nära isens smälttemperatur på grund av jordvärme och friktion. Som ett resultat, hålrummen fylls nästan alltid med tryckvatten.

Förekomsten av detta vatten vid is-berggränssnittet har två effekter, Persson förklarade:Den bär en del av vikten av den överliggande isen och den smörjer berggrunden ytterligare. "Båda effekterna kommer att minska isfriktionen, " han sa, vilket får glaciärer att flöda snabbare. "Friktionen mellan glaciären och berggrunden är av avgörande betydelse för glaciärflödet och för förutsägelsen av ökningen av havsnivån på grund av smältningen av polarisarna, sa Persson.

"Vi ismodellerare måste lösa basen av isark i våra modeller bättre, som kräver numeriska metoder som ännu inte är vanliga för oss, "sa glaciologen Angelike Humbert från Alfred Wegener Institute i Bremerhaven, Tyskland, som arbetar med ismodellering och fjärranalys av isskidor och glaciärer med hjälp av satelliter. "Det är ännu mer knepigt när simuleringar fortfarande måste vara tillräckligt snabba för att köra simuleringar fram till år 2100 eller 2300. Bos arbete påminner oss om nyckelrollen i berggrundens grovhet, vilket är mycket utmanande att observera med erforderlig noggrannhet i luftburna radarundersökningar. "