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Basal Water Film, Basal Water Pressure, and Velocity of Traveling Waves on Glaciers

Published online by Cambridge University Press:  20 January 2017

J. Weertman
Affiliation:
Department of Materials Science and Engineering and Department of Geological Sciences, Northwestern University, Evanston, Illinois 60201, U.S.A.
G. E. Birchfield
Affiliation:
Department of Geological Sciences and Department of Engineering Sciences and Applied Mathematics, Northwestern University. Evanston. Illinois 60201, U.S.A.
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

The theory of Nye and of Weertman of traveling waves on glaciers is extended to cover the situation where the presence of abundant basal water or increased basal water pressure produces increased sliding of a glacier over its bed. It is found that the ratio of traveling-wave velocity to surface velocity is independent of the amount of water or the basal water pressure. The theoretical value of this ratio, about 4 to 5, agrees with that found in field measurements (the most recent data are from Mer de Glace). It is concluded that field observations of traveling-wave velocities lend strong support to any glacier sliding theory in which the sliding velocity is proportional to the basal shear stress raised to about a second to fifth power and in which the sliding velocity is a function of either or both the amount of water at the bed of a glacier and the pressure within this water.

Résumé

Résumé

La théorie de Nye et de Weertman des ondes cinématiques est étendue pour couvrir le cas où la présence d’une abondante quantité d’eau au fond ou une pression croissante d’eau accroît la vitesse de glissement d’un glacier sur son lit. On trouve que le rapport entre la vitesse de l’onde et la vitesse superficielle du glacier est indépendante de la quantité d’eau ou de la pression de l’eau au fond. La valeur théorique de ce rapport, environ 4 ou 5. concorde avec celui trouvé dans les mesures sur le terrain (les données les plus récentes proviennent de la Mer de Glace). On en conclut que les observations de terrain des ondes cinématiques conduisent à corroborer toute théorie sur le glissement des glaciers dans laquelle la vitesse de glissement est proportionnelle au cisaillement au fond élevé à une puissance deux à cinq et dans laquelle la vitesse de glissement est fonction à la fois de la quantité d’eau au niveau du lit et de la pression à l’intérieur de cette eau.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Die Theorie der kinematischen Wellen auf Gletschern von Nye und Weertman wird auf den Fall ausgedehnt, dass infolge des Vorhandenseins reichlichen Wassers oder erhöhten Wasserdrucks am Untergrund das Gleiten eines Gletschers über sein Bett zunimmt. Es ergibt sich dass das Verhältnis der Geschwindigkeit der kinematischen Welle zur Oberflächengeschwindigkeit unabhängig von Wassermenge und -druck am Untergrund ist. Der theoretische Wert dieses Verhältnisses, etwa 4–5. stimmt gut mit den Feldbeobachtungen überein (die neuesten Werte stammen vom Mer de Glace). Daraus wird gefolgert, dass Feldbeobachtungen von Geschwindigkeiten kinematischer Wellen jede Theorie des Gletschergleitens unterstützen, in der die Geschwindigkeit proportional zur Scherspannung am Untergrund, erhoben in die zweite his fünfte Potenz, ist und in der die Gleitgeschwindigkeit eine Funktion entweder der Wassermenge am Gletscherbett oder des Druckes in diesem Wasser oder beider ist.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1983
Figure 0

Fig. 1. Longitudinal cross-section of a glacier bed with and without a water film showing irregularities of two different sizes. The actual bed contains all sizes. A transverse cross-section would have a similar appearance.

Figure 1

Fig. 2. Cross-section of an isolated bump at a bed with a water cavity behind it. Dimensions of bump are of the order of distance a in all three directions.