Sông băng (Glacier)

Sự hình thành sông băng

Sông băng hình thành ở những khu vực có lượng tuyết rơi hàng năm vượt quá lượng tuyết tan. Quá trình này trải qua các giai đoạn sau:

• Tích tụ tuyết: Tuyết rơi và tích tụ lại qua nhiều năm, thường ở những vùng núi cao hoặc vùng cực, nơi nhiệt độ quanh năm thấp.
• Nén chặt: Lớp tuyết mới đè lên lớp tuyết cũ, làm tăng áp suất và giảm thể tích, ép không khí ra khỏi tuyết. Quá trình này làm cho tuyết trở nên đặc hơn và chuyển dần thành dạng hạt.
• Tái kết tinh: Các tinh thể tuyết nhỏ biến đổi thành các hạt băng lớn hơn, dày đặc hơn, tạo thành băng sông băng (firn/névé). Firn là một dạng chuyển tiếp giữa tuyết và băng sông băng, có mật độ lớn hơn tuyết nhưng chưa đạt đến mật độ của băng.
• Chuyển động: Khi độ dày của băng đạt đến một mức nhất định (khoảng 50 mét), trọng lực khiến khối băng bắt đầu di chuyển xuống dốc. Sự chuyển động này có thể rất chậm, chỉ vài mét mỗi năm, nhưng sức mạnh của nó đủ để bào mòn và vận chuyển một lượng lớn đất đá.

Sự chuyển động này chính là yếu tố quyết định để phân biệt giữa một khối băng tích tụ và một sông băng thực sự.

Các loại sông băng

Sông băng được phân loại dựa trên kích thước, hình dạng và vị trí địa lý:

• Sông băng thung lũng (Valley glacier): Dạng sông băng phổ biến nhất, chảy dọc theo thung lũng núi, giống như một dòng sông băng. Chúng được hình thành từ tuyết tích tụ trên sườn núi và di chuyển xuống theo thung lũng.
• Chỏm băng (Ice cap): Khối băng lớn bao phủ một diện tích nhỏ hơn 50.000 km$^2$, thường nằm trên các đỉnh núi cao. Chỏm băng có hình dạng vòm và có thể bao phủ toàn bộ đỉnh núi.
• Mảng băng (Ice sheet/Continental glacier): Khối băng cực kỳ lớn bao phủ diện tích rộng hơn 50.000 km$^2$. Chỉ có hai mảng băng hiện nay là ở Greenland và Nam Cực. Chúng có kích thước khổng lồ và có ảnh hưởng lớn đến khí hậu toàn cầu.
• Sông băng chân núi (Piedmont glacier): Hình thành khi một hoặc nhiều sông băng thung lũng chảy ra khỏi thung lũng núi và trải rộng ra vùng đồng bằng. Khi ra khỏi thung lũng hẹp, băng trải rộng ra thành dạng hình rẻ quạt.
• Sông băng lưỡi liềm (Tidewater glacier): Sông băng thung lũng chảy ra biển hoặc đại dương. Khi gặp biển, các tảng băng có thể vỡ ra tạo thành núi băng trôi.

Chuyển động của sông băng

Sông băng di chuyển do trọng lực và có hai cơ chế chuyển động chính:

• Trượt đáy (Basal sliding): Sông băng trượt trên một lớp nước mỏng hoặc lớp trầm tích mềm ở đáy. Nước ở đáy có thể do băng tan chảy hoặc do áp suất cao làm giảm điểm nóng chảy của băng.
• Biến dạng bên trong (Internal deformation): Băng bên trong sông băng bị biến dạng và chảy dẻo do áp lực từ phía trên. Áp lực này khiến các tinh thể băng sắp xếp lại và trượt lên nhau.

Tốc độ di chuyển của sông băng rất đa dạng, từ vài cm đến vài chục mét mỗi năm, phụ thuộc vào độ dốc, nhiệt độ, lượng băng và các yếu tố khác.

Địa mạo sông băng

Sông băng là tác nhân quan trọng trong việc định hình địa mạo. Khi di chuyển, chúng bào mòn, vận chuyển và tích tụ vật liệu, tạo ra nhiều dạng địa hình đặc trưng như:

• Thung lũng hình chữ U (U-shaped valley): Do sông băng bào mòn đáy và hai bên thung lũng. Các thung lũng sông thông thường có dạng chữ V, nhưng sông băng mở rộng và làm sâu thung lũng thành hình chữ U.
• Phi-o (Fjord): Thung lũng hình chữ U bị ngập nước biển. Đây là những vịnh hẹp và sâu, thường được tìm thấy ở các vùng ven biển núi cao.
• Sống trâu (Moraine): Đống trầm tích được vận chuyển và tích tụ bởi sông băng. Có nhiều loại sống trâu khác nhau, tùy thuộc vào vị trí của chúng so với sông băng.
• Hồ sông băng (Glacial lake): Hồ được hình thành trong các vùng trũng do sông băng tạo ra. Khi sông băng tan chảy, nước lấp đầy các vùng trũng này tạo thành hồ.

Tầm quan trọng và ảnh hưởng

Sông băng có vai trò quan trọng trong hệ thống Trái Đất:

• Dự trữ nước ngọt: Sông băng lưu trữ một lượng lớn nước ngọt, đóng góp vào nguồn nước cho sông ngòi và sinh hoạt. Khoảng 69% lượng nước ngọt trên Trái Đất được lưu trữ trong băng.
• Điều hòa khí hậu: Bề mặt băng phản xạ ánh sáng mặt trời (albedo), giúp điều hòa nhiệt độ toàn cầu. Quá trình này giúp giữ cho Trái Đất không bị quá nóng.
• Ảnh hưởng đến mực nước biển: Sự tan chảy của sông băng góp phần làm tăng mực nước biển. Đây là một trong những mối quan tâm lớn nhất liên quan đến biến đổi khí hậu.
• Nghiên cứu cổ khí hậu: Băng sông băng lưu giữ thông tin về khí hậu quá khứ. Các nhà khoa học có thể phân tích các lớp băng để tìm hiểu về khí hậu của Trái Đất hàng trăm nghìn năm trước.

Biến đổi khí hậu và sông băng

Biến đổi khí hậu đang gây ra sự tan chảy nhanh chóng của sông băng trên toàn cầu, dẫn đến nhiều hệ lụy nghiêm trọng như mực nước biển dâng cao, thiếu hụt nguồn nước ngọt và thay đổi hệ sinh thái. Việc nghiên cứu và bảo vệ sông băng là rất quan trọng để ứng phó với biến đổi khí hậu và duy trì sự cân bằng của hệ thống Trái Đất.

Cấu trúc của sông băng

Sông băng có thể được chia thành nhiều khu vực khác nhau dựa trên đặc điểm hoạt động của băng:

• Vùng tích tụ (Accumulation zone): Khu vực nơi lượng tuyết rơi hàng năm vượt quá lượng tuyết tan, dẫn đến sự tăng trưởng của sông băng. Thường nằm ở phần trên, cao hơn của sông băng.
• Vùng tiêu hao (Ablation zone): Khu vực nơi lượng tuyết tan và băng tan (bao gồm cả sự thăng hoa) vượt quá lượng tuyết rơi, dẫn đến sự mất mát khối lượng của sông băng. Thường nằm ở phần dưới, thấp hơn của sông băng.
• Đường cân bằng (Equilibrium line): Đường phân chia giữa vùng tích tụ và vùng tiêu hao, nơi lượng tuyết rơi bằng lượng tuyết tan.

Các dạng địa hình do băng hà bào mòn

Ngoài thung lũng hình chữ U, sông băng còn tạo ra nhiều dạng địa hình bào mòn khác:

• Vách treo (Hanging valley): Thung lũng của sông băng nhánh đổ vào thung lũng chính ở vị trí cao hơn đáy thung lũng chính. Thường tạo thành thác nước.
• Đỉnh núi nhọn (Horn): Đỉnh núi nhọn được hình thành do sự bào mòn của nhiều sông băng ở các hướng khác nhau. Ví dụ điển hình là Matterhorn ở dãy Alps.
• Sườn núi gồ ghề (Arête): Sườn núi hẹp và sắc nhọn được hình thành giữa hai thung lũng sông băng.
• Rãnh roche moutonnée: Mô đất đá nhẵn nhụi ở phía sông băng tiến đến và dốc đứng, gồ ghề ở phía sông băng rút lui.
• Cánh đồng đá cuội (Boulder field): Diện tích rộng lớn phủ đầy đá cuội, sỏi đá do sông băng vận chuyển và lắng đọng.

Các dạng địa hình do băng hà tích tụ

Ngoài sống trâu, sông băng còn tạo ra nhiều dạng địa hình tích tụ khác:

• Drumlin: Đồi nhỏ, thon dài, hình bầu dục, được tạo thành từ till (trầm tích băng hà chưa phân loại).
• Esker: Dạng gờ dài, uốn lượn, được tạo thành từ trầm tích lắng đọng trong các dòng sông chảy bên trong hoặc bên dưới sông băng.
• Kame: Đồi nhỏ, hình tròn hoặc không đều, được tạo thành từ trầm tích lắng đọng trong các vết nứt trên bề mặt sông băng.
• Đồng bằng ngoài băng (Outwash plain): Vùng đất bằng phẳng được tạo thành từ trầm tích do nước chảy từ sông băng mang ra và lắng đọng.

Sông băng và biến đổi khí hậu (mở rộng)

Sự tan chảy của sông băng do biến đổi khí hậu không chỉ ảnh hưởng đến mực nước biển mà còn gây ra nhiều hậu quả khác:

• Thay đổi dòng chảy sông ngòi: Ảnh hưởng đến nguồn nước cho nông nghiệp, sinh hoạt và sản xuất năng lượng.
• Gia tăng nguy cơ thiên tai: Lũ lụt, sạt lở đất, sóng thần.
• Mất đi môi trường sống: Ảnh hưởng đến các loài động thực vật sống phụ thuộc vào sông băng.

• Benn, D. I., & Evans, D. J. A. (2011). Glaciers and glaciation. Hodder Education.
• Cuffey, K. M., & Paterson, W. S. B. (2010). The physics of glaciers. University of Washington Press.
• Hambrey, M. J., & Alean, J. (2004). Glaciers. Cambridge University Press.

Câu hỏi và Giải đáp

Sự tan chảy của sông băng ảnh hưởng đến mực nước biển như thế nào?

Trả lời: Khi sông băng tan chảy, lượng nước được bổ sung vào đại dương, làm tăng thể tích nước biển. Điều này trực tiếp dẫn đến sự gia tăng mực nước biển toàn cầu. Mảng băng Greenland và Nam Cực, nếu tan chảy hoàn toàn, có thể làm tăng mực nước biển lên đến hàng chục mét.

Làm thế nào để các nhà khoa học nghiên cứu khí hậu quá khứ từ băng sông băng?

Trả lời: Băng sông băng chứa các lớp băng được hình thành qua hàng ngàn năm. Bằng cách khoan sâu vào băng và lấy ra các lõi băng, các nhà khoa học có thể phân tích các bong bóng khí, bụi, phấn hoa và các chất khác bị mắc kẹt trong băng. Những vật chất này cung cấp thông tin về thành phần khí quyển, nhiệt độ và các điều kiện môi trường trong quá khứ.

Sự khác biệt giữa sông băng thung lũng và mảng băng là gì?

Trả lời: Sông băng thung lũng bị giới hạn trong các thung lũng núi và có kích thước nhỏ hơn nhiều so với mảng băng. Mảng băng là những khối băng khổng lồ bao phủ diện tích rộng lớn (hơn 50.000 km$^2$), không bị giới hạn bởi địa hình và có thể dày đến hàng km. Hiện tại chỉ có hai mảng băng trên Trái Đất là ở Greenland và Nam Cực.

Quá trình trượt đáy của sông băng diễn ra như thế nào?

Trả lời: Trượt đáy xảy ra khi sông băng trượt trên một lớp nước mỏng hoặc lớp trầm tích mềm ở đáy. Áp lực và ma sát tạo ra nhiệt, làm tan chảy một phần băng ở đáy. Lớp nước này hoạt động như một chất bôi trơn, giúp sông băng trượt dễ dàng hơn trên bề mặt bên dưới.

Ngoài việc tăng mực nước biển, sự tan chảy của sông băng còn gây ra những hậu quả nào khác?

Trả lời: Sự tan chảy của sông băng còn gây ra nhiều hậu quả khác như: thay đổi dòng chảy sông ngòi, ảnh hưởng đến nguồn nước cho nông nghiệp và sinh hoạt; gia tăng nguy cơ thiên tai như lũ lụt, sạt lở đất; mất đi môi trường sống của các loài động thực vật phụ thuộc vào sông băng; thay đổi dòng hải lưu và ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển.