Hostname: page-component-6766d58669-fx4k7 Total loading time: 0 Render date: 2026-05-18T19:42:33.801Z Has data issue: false hasContentIssue false

“Global Dynamics” of a Temperate Valley Glacier, Mer De Glace, and Past Velocities Deduced from Forbes’ Bands

Published online by Cambridge University Press:  20 January 2017

Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Transverse profiles and velocities which have been measured on the ablation zone of Mer de Glace more or less continuously since 1891 contradict the Weertman–Nye theory of glacier kinematic waves. Faint broad waves, which undoubtedly result from fluctuations in the balance, travel down the glacier faster than this theory predicts. (This theory having first been completed by taking changes in width with time and with distance down the glacier into account.) On the other hand, velocity fluctuations are synchronous and more or less the same over the entire length studied (6 km).

These discrepancies result from bottom friction being of the solid type, i.e. independent of sliding velocity. Friction should also be almost insensitive to discharge in subglacial waterways, since in the steady state energy for keeping them open, not entirely flooded, and at atmospheric pressure, is superabundant. The sliding velocities at all cross-profiles are thus controlled by some areas where the body of the glacier suffers strong deformation because the valley shape is far from cylindrical. One such controlling zone exists on Mer de Glace owing to the existence of a subglacial transverse shoulder. A new perturbation equation and a new rough expression for wave velocity are given.

Intervals between Forbes’ bands were plotted on seven aerial surveys between 1939 and 1979. Progressive tilting of the slices of blue, dusty ice from the position from which these dark bands proceed and progressive lowering of their exposed edge must be taken into account. This analysis confirms the validity of our simple model for velocity fluctuations and allows us to estimate the entire series since the year 1888.

Résumé

Résumé

Les profils transversaux et le vitesses qui ont été mesurés en zone d’ablation de la Mer de Glace de façon plus ou moins continue depuis 1891 contredisent la théorie de Weertman–Nye des ondes cinématiques glaciaires. Des vagues faibles et étalées, résultant sans aucun doute des fluctuations de bilan, descendent le glacier plus vite que ne le prévoit cette théorie (théorie préalablement complétée pour tenir compte des variations de largeur le long du glacier et au cours du temps). Par ailleurs les fluctuations de vitesse sont synchrones et plus ou moins les mêmes sur toute la longueur étudiée (6 km).

Ces discordances proviennent de ce que le frottement obéit à une loi de type solide, c’est-à-dire est indépendant de la vitesse de glissement. Le frottement doit aussi être à peu près insensible aux débits dans les chenaux sous-glaciaires, car, en état de régime, l’énergie nécessaire pour les maintenir ouverts, non entièrement noyés et à la pression atmosphérique est surabondante. Aussi les vitesses de glissement à toutes les sections transversales sont-elles contrôlées par quelques zones où le corps du glacier doit beaucoup se déformer parce que la vallée n’y a pas une forme cylindrique. Une telle zone de contrôle existe sur la Mer de Glace, par suite de l’existence d’un épaulement sous-glaciaire. Une nouvelle équation aux perturbations et une nouvelle expression approchée pour la vitesse des vagues sont fournies.

Les intervalles entre les bandes de Forbes ont été tirés de sept couvertures aériennes successives entre 1939 et 1979. Il faut tenir compte du basculement progressif des tranches de glace bleue et poussièreuse d’où proviennent ces bandes brunes et de l’abaissement de leur bord exposé. Cette analyse confirme, la validité de notre modèle simple pour les fluctuations de vitesse et permet d’en estimer l’entière série depuis 1888.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Querprofile und Geschwindigkeiten, die in der Ablationszone des Mer de Glace mehr oder minder kontinuierlich seit 1891 gemessen wurden, widersprechen der Theorie der kinematischen Wellen auf Gletschern von Weertman–Nye. Schwache, breite Wellen, die zweifellos von Schwankungen in der Massenbilanz stammen, wandern schneller über den Gletscher hinab, als diese Theorie voraussagt, (Zuvor wurde diese Theorie durch Berücksichtigung von zeitlichen und räumlichen Breitenänderungen gletscherabwärts ergänzt.) Andererseits sind die Geschwindigkeitsschwankungen gleichzeitig und mehr oder weniger gleich gross über den ganzen untersuchten Abschnitt (6 km).

Diese Unstimmigkeiten werden durch die Reibung am Untergrund verursacht, die fest, d.h. unabhängig von der Gleitgeschwindigkeit ist. Die Reibung sollte auch beinahe unempfindlich gegen den Abfluss in subglazialen Wasseradern sein, da im stationären Zustand Energie zu deren Offenhaltung ohne totale Füllung und unter Atmosphärendruck im Überfluss zur Verfügung steht. Die Gleitgeschwindigkeit in allen Querprofilen wird dann durch einige Gebiete bestimmt, wo der Gletscherkörper infolge des beträchtlichen Abweichens des Talprofils von der Zylinderform starke Deformationen erfährt. Eine solche Zone gibt es im Mer de Glace infolge der Existenz einer subglazialen Querschwelle. Eine neue Störungsgleichung und ein neuer Nähcrungsausdruck für die Wellengeschwindigkeit werden angegeben.

Die Zwischenräume zwischen Forbes-Bändern wurden aus Luftbildern von sieben Befiiegungen zwischen 1939 und 1979 ausgewertet. Die fortschreitende Biegung der Scheiben blauen, verschmutzten Eises, aus denen diese dunklen Bänder treten, und die ständige Erniedrigung ihres oberen Randes müssen berücksichtigt werden. Die Analyse bestätigt die Gültigkeit unseres einfachen Modells für die Geschwindigkeitsschwank-ungen und gestattet die Abschätzung der ganzen Serie seit dem Jahre 1888.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1981
Figure 0

TABLE I. Velocities in a cylindrical channel with parabolic crosssection and no slidingum = maximum velocityū = q/S = mean velocityūs = mean surface velocityc0 = velocity of kinematic wavesU = hA(ρgh sin α)3 = unit of velocityW = ϒ0(2h) = reduced half-width

Figure 1

Fig. 1. Aerial view of Mer de Glace in 1958 (photograph : copyright Institut Géographique National, Paris, 1958).

Figure 2

Fig. 2. Mer de Glace as it was in 1958 (plotted by Institut Geographique National) and its bedrock as determined by Electricité de France and Laboratoire de Glaciologie.

Figure 3

Fig.3. Mean altitude at different cross-profiles. At the bottom: distance between snout and cross-profile Chapeau.

Figure 4

Fig. 4. Cumulative balances at Grosser Aletschgtetscher (100 km to the north-east) and Glacier de Sarennes (100 km to the south-west). Balances at Glacier de Sarennes since 1882 have been reconstructed from meteorological data by S. Martin ([1978]). After 1949 these calculated values may be compared with the measured ones, top right (the reference levels are not the same).

Figure 5

Fig. 5. Annual surface movements (from 1 October to 30 September) in the middle of Mer de Glace, as measured by Laboratoire de Glaciologie. Origin of horizontal distances along the centre line is taken in the glacier fall. Each annual movement is plotted at the corresponding final location. Solid lines correspond to years 1970/71 and 1978/79. Down-stream of x = 2.5 km, the annual velocities were the highest and the lowest in these years. Up-stream of x = 2.5 km this was not so. Thus we conclude that the region around x = 2.5 km is controlling the velocity down-stream.

Figure 6

Fig. 6. Surface velocities along the centre line in the time of J. Vallot to be compared with the same in 1970.

Figure 7

Fig. 7. Top: Variation of the mean altitude of the surface at cross-profiles (notice the change of scale by a factor five between the forties and the sixties). Thick curves represent corrected values, where the deviation from mean of the balance the same year has been subtracted. Bottom: Annual velocities (maximum over a cross-section, a little less for years 1912–30, and with a random centred error for years 1933–62 (see text)).

Figure 8

Fig. 8. Sketch showing how Forbes bands are formed and tilt down-stream.

Figure 9

Fig. 9. Internals of time for which velocity fluctuation V1(t) may be reconstructed (top) and during which they were actually measured (bottom).

Figure 10

Fig 10 Velocity fluctuations v1(t) at time of J. Vallol as drawn from the aerial pictures of 1939.

Figure 11

Fig 11 Velocity fluctuations as drawn from Forbes’ bands