Hostname: page-component-6766d58669-kl59c Total loading time: 0 Render date: 2026-05-19T09:03:07.375Z Has data issue: false hasContentIssue false

Is Vertical Shear in an Ice Shelf Negligible?

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

T. J. O. Sanderson
Affiliation:
British Antarctic Survey, Natural Environment Research Council, Madingley Road, Cambridge CB3 oET, England
C. S. M. Doake
Affiliation:
British Antarctic Survey, Natural Environment Research Council, Madingley Road, Cambridge CB3 oET, England
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Abstract

Vertical shear stress in ice shelves cannot be precisely zero, since the upper and lower surfaces are generally not parallel. By performing stress balance on a vertical column in an ice shelf we calculate what its magnitude must be. This is done for an unconfined glacier tongue and for a confined bay ice shelf; first, using the assumption of constant temperature and density with depth, and secondly, using realistic data and profiles for Erebus Glacier tongue and for the Amery ice shelf. Shear stresses increase almost linearly with depth and are proportional to surface slope. For Erebus Glacier tongue the shear stress is at most 5% of the magnitude of the direct stress deviators and its action through the ice shell should result in differential movement of 1.8 cm a−1 between the top and bottom of the ice shelf. For the Amery ice shelf, the shear stress is at most 0.4% of the magnitude of the direct stress deviators and this should lead to differential movement of 2.5 cm a−1 between the top and bottom of the ice shelf. Shear stresses are therefore generally negligible in comparison with direct stress deviators and can be ignored when considering the overall dynamics of ice shelves. Differential movement is unlikely to be detectable.

Résumé

Résumé

La tension de cisaillement dans les platformes de glace ne peut être rigoureusement nul, puisque les surfaces supérieures et inférieures ne sont généralement pas parallèles. En établissant le bilan des contraintes sur une colonne verticale dans une platforme de glace nous calculons ce que peut xtre leur ordre de grandeur. Ceci est fait pour une langue flottante de glacier et pour une platforme dans une baie, d’abord dans l’hypothèse d’une densité et d’une température constante, quelle que soit la profondeur, ensuite en utilisant les résultats de profils réels exécutés sur la langue flottante de l’Erebus Glacier et sur l’Amery Ice Shelf. Les tensions de cisaillements augmentent presque linéairement avec la profondeur et sont proportionnels à la pente de la surface. Pour la langue flottante de l’Erebus Glacier, le cisaillement est au plus de 5% de l’ordre de grandeur des déviateurs directs des contraintes, et son action à travers la calotte produit un mouvement différentiel de 1,8 cm a−1 entre le sommet et le fond du glacier. Pour l’Amery Ice Shelf, le cisaillement est au plus de 0,4% de l’ordre de grandeur des déviateurs directs des contraintes et ceci conduit à un mouvement différentiel de 2,5 cm a−1 entre le haut et le fond de la platforme. Les cisaillements sont donc généralement négligeables devant les contraintes directes et peuvent être ignorés quant on considère la dynamique globale des platformes. Il est peu probable que les mouvements différentiels puissent être décelables.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Die vertikale Scherspannung in schelfeisen kann nicht genau Null sein, da die obere Begrenzungsfläche im allgemeinen nicht parallel zur unteren ist. Aus dem Ansatz eines Spannungsgleichgewichtes in einer vertikalen Säule durch das Schelfeis ergibt sich die Grösse der vertikalen Scherspannung. Der Ansatz erstreckt sich auf eine unbegrenzte Glet- scherzunge und auf ein begrenztes Bucht-Schelfeis, wobei zunächst die Annahme konstanter Temperatur und Dichte mit der Tiefe getroffen wird und dann echtes Datenmaterial und Profile für die Zunge des Erebus- Glaciers und für das Amery-Ice Shelf herangezogen werden. Die Scherspannungen wachsen nahezu linear mit der Tiefe an und sind proportional zur Oberflächenneigung. Für die Erebus-Zunge beträgt die Scher- Spannung höchstens 5% des Wertes der unmittelbaren Spannungsdeviatoren; ihre Wirkung durch das Schelfeis sollte zu einer differentiellen Bewegung von 1,8 cm a−1 zwischen Oberfläche und Unterseite des Scheifeises führen. Fur das Amery-Ice Shelf betragen die entsprechenden Werte höchstens 0,4% und 2,5 cm a−1. Scherspannungen sind daher im allgemeinen gegenüber den unmittelbaren Spannungsdeviatoren zu vernachlässigen und brauchen bei der Untersuchung der Gesamtdynamik von Sehelfeisen nicht berücksichtigt zu werden. Die differentielle Bewegung dürfte kaum feststellbar sein.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1979
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Fig. 1. Schematic diagram of slip-line field through an ice shelf modelled as a plastic material: a. horizontal, parallel-sided ice shelf; b. ice shelf with thickness gradient. The dashed line represents sea-level.

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Fig. 2. Symbols used in discussion of ice-shelf stresses. The rectangle abfe lies on the upper surface of the ice shelf and the rectangle cdhc; is horizontal at some depth in the body of the ice shelf.

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Fig. 3. Shear stress as a function of height z above sea-level for (a) Erebus Glacier Tongue (unconfined); (b) Amery Ice Shel, (confined). The solid line shows the result of assuming density and temperature constant with depth, and the dashed line shows the result of allowing them to vary realistically.