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Liquid Brine in Ice Shelves

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

R. H. Thomas*
Affiliation:
British Antarctic Survey, Scott Polar Research Institute, Cambridge CB2 1ER, England.
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Abstract

Holes drilled into thin areas of the Brunt Ice Shelf encounter a layer of liquid brine less than 1 m thick approximately at sea-level. Assuming the brine to be moving horizontally, analysis of its effects on thermal equilibrium gives an estimate of steady-state annual brine flow that is in good agreement with the value deduced from a percolation model. The effect of firn density on percolation rates is such that the slope of an active brine layer increases rapidly as ice thickness increases. However, the heat transport model predicts that brine layers are unlikely to be active in both very thick and very thin ice shelves.

Des forages pratiqués dans des zones peu épaisses du Brunt Ice Shelf rencontrent un horizon liquide salé, de moins d’un mètre d’épaisseur, approximativement au niveau de la mer. Dans l’hypothèse d’un déplacement de l’eau salée selon l’horizontale, l’analyse de ses effets sur l’équilibre thermique donne une estimation du flux annuel d’eau salée qui est en bonne harmonie avec la valeur déduite d’un modéle de percolation. L’effet de la densité du névé sur la vitesse de percolation est tel que la pente d’un niveau salé aclif croît rapidement quand augmente l’épaisseur de glace. Cependant, le modèle basé sur les transferts thermiques, fait prévoit que l’existence de niveaux salés actifs est improbable dans les calottes ou trop épaisses, ou trop minces.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Bohrungen in dünnen Bereichen des Brunt Ice Shelf stiessen auf eine Schicht flüssiger Sole mit einer Mächtigkeit von weniger als 1 m ungefähr im Meeresniveau. Unter der Annahme, dass sich die Sole in der Horizontalen bewegt, ergibt eine Analyse ihres Einflusses auf das thermische Gleichgewicht schätzungsweise einen stetigen jährlichen Solenfluss dass gut mit dem aus einem Sickerungsmodell hergeleiteten Wert übereinstimmt. Die Firndichte beeinflusst die Sickerrate dergestalt, dass die Neigung einer aktiven Solenschicht mit anwachsender Eisdicke schnell zunimmt. Das Wärmetransportmodell lässt es allerdings unwahrscheinlich erscheinen, dass Solenschichten sich in sehr dünnen oder in sehr dicken Schelfeisen aktiv verhalten.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1975
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Fig. 1. Map of part of the Brunt Ice Shelf showing the area of thin ice shelf where brine layers were found. The inset shows the positions of Antarctic ice shelves where brine layers have been reported. The points A and A’ mark the ends of the levelling traverse shown in Figure 3.

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Fig. 2. Temperature and density profiles in the drill hole at R7. The density of the brine layer is expected to be higher because some drainage occurred during core extraction and prior to density measurements.

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Fig. 3. Surface elevation profiles across the thin ice shelf near R7. The ends of the levelling traverse AA’ are shown in Figure 1.

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Fig. 4. Horizontal percolation of brine into an ice shelf.

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Fig. 5. Plots of various parameters against distance from expansion crack B (shown in Fig. 1).

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Fig. 6. Theoretical temperature/depth profiles above and below the brine layer.