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Steady-State Temperatures at the Bottom of Ice Sheets and Computation of the Bottom Ice Flow Law from the Surface Profile

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

L. Lliboutry*
Affiliation:
Laboratoire de Glaciologie du CNRS, 2, rue Très Cloîtres, Grenoble, France
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Abstract

A solution for the steady flow of a cold ice sheet is recalled, which takes account of the heat released by deformation. As this strain heating increases the strain velocity, the bottom temperature may be unstable. A set of five equations with five unknowns is written, which allows the surface profile and the bottom temperature to be computed step by step by an iterative process. This has been done by computer for three very different models of ice sheets. and in each case with three distinct values of the constant B in Glen’s ice flow law. It was found in every case that steady-state temperature profiles could not be computed beyond a moderate distance from the ice divide. The correct value of B for bottom ice may be deduced from the actual surface profile. At the bottom of Greenland ice sheet, B ≈ 2.18 bar −3 year−1. This is about thirteen times bigger than for the bulk of the alpine glaciers.

Résumé

Résumé

Températures de régime à la base des nappes de glace. et loi de fluage de la glace profonde déduite du profil de la surface. On rappelle la solution de l’écoulement permanent d’une nappe de glace froide. compte tenu de la chaleur due à la déformation. La chaleur de deformation faisant augmenter la vitesse de déformation, la température basale peut être instable. On écrit un système dc 5 équations à 5 inconnues permettant de calculer pas à pas et par approximations successives le profil de la surface et la température basale. Cela a été fait à l’ordinateur pour 3 modèles très différents de nappes de glace. et dans chaque cas pour 3 valeurs très différentes de la constante B de la loi de Glen de fluage de la glace. On trouve dans tous les cas que la température basale ne correspond plus à un état de régime au déla d’une distance modérée de la ligne de partage des glaces. La valeur correcte de B. pour la glace basale. peut se déduire des profils de la surface réellement observés. A la base de l’indlandsis du Groenland B ≈ 2.18 bar−3 an−1. C’est environ 13 fois plus que dans le corps des glaciers alpins.

Zusammenfassng

Zusammenfassng

Stauionäre Temperaturen am Untergrundes von Eisschilden und Berechnung des Eisfliessgesetzes am Untergrund aus dem Oberflächenprofil. Es wird an eine Erklärung für die permanente Bewegung eines kalten Eisschildes erinnert, welche die bei der Deformation freiwerdende Wärme berücksichtigt. Da diese Deformationswärme die Del’ormationsgeschwindigkeit erhöht, kann die Temperatur am Untergrund instabil sein. Es lässt sich ein System von 5 Gleichungen mit 5 Unbekannten angeben. das die schrittweise und iterative Berechnung des Oberflächenprolils und der Bodentemperatur ermöglicht. Mit einer Rechenanlage wurde dies für 3 weitgehend verschiedene Modelle von Eisschilden und jeweils mit 3 verschiedenen Werten für die Konstante B in Glen’s Eisfliessgesetz durchgeführt. In keinem der Fälle konnten stationäre Temperaturprofile unterhalb einer mässiger Entfernung von der Eisscheide berechnet werden. Der richtige Wert von B für Grundeis kann aus dem tatsächlichen Oberflächenprofil hergeleitet werden. Am Grunde des grönländisehen Inlandcises ist B ≈ 2.18 bar−3 Jahr−1; das ist etwa 13-mal grösser als für den Grossteil der alpinen Gletscher.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1968
Figure 0

Fig. 1. Possible shapes of the curve y(T) (cf. Equation (18)).

Figure 1

Table I. Critical Values Independent of B for a Plane Horizontal Bedrock and Parallel Flow Lines

Figure 2

Table II. Critical Values Dependent on B

Figure 3

Fig. 2. Bottom temperature (T), reduced thermal gradient at the top of the shear layer (R), stability index for the bottom temperature (−dy/dT), reduced abscissa(XB−1/4) and reduced friction (fB1/4) as functions of Z.The curve (Z, XB−1/4) is the surface profile of the ice sheet, Z being magnified 250 times when B = 1.Model I: H = 3 000 m, A = 0.07 m/year, S = −58°C.Model II: H = 3 200 m, A = 0.32 m/year, S = −28°C.Model III: H = 800 m, A = 2.60 m/year, S = −10°C.

Figure 4

Fig. 3. Surface profiles for model II, and actual E.G.I.G. profile. Vertical exaggeration 500 tires.

Figure 5

Fig. 4. Map of the Greenland traverse area.