빙상
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1. 개요
빙상은 대륙을 덮는 거대한 얼음 덩어리이다. 빙하는 중력에 의해 가장자리로 서서히 흘러가며, 기후 변화와 조석 활동에 의해 유동 속도가 영향을 받는다. 해양 경계에서는 빙하류나 빙붕을 통해 얼음이 배출되며, 빙붕의 붕괴는 뒤에 있는 빙하의 흐름에 영향을 미친다. 해수면 아래에 있는 빙상은 해양 빙상 불안정성(MISI)에 취약하며, 해양 빙벽 불안정성(MICI)은 해수면 상승을 유발할 수 있는 이론이다. 지구의 빙상은 탄소 순환에서 중요한 역할을 하며, 과거에는 로렌타이드 빙상, 스칸디나비아 빙상 등 다양한 빙상이 존재했다. 화성에도 극관 형태로 빙상이 존재하며, 기후 변화의 기록을 담고 있다.
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| 빙상 | |
|---|---|
| 지도 정보 | |
| 기본 정보 | |
| 영어 | ice sheet |
| 설명 | 육지나 바다 위를 덮고 있는 거대한 빙하 덩어리 |
| 크기 | 이상 |
| 분류 | |
| 종류 | 남극 빙상 그린란드 빙상 과거 로렌타이드 빙상 패타고니아 빙상 |
| 특징 | |
| 형성 과정 | 빙하의 오랜 축적과 압축으로 형성 |
| 두께 | 수 킬로미터에 달할 수 있음 |
| 이동 | 자체 무게와 압력으로 인해 천천히 이동 |
| 지형 변화 | 침식과 퇴적 작용을 통해 지형을 변화시킴 |
| 영향 | |
| 기후 | 지구 기후와 해수면에 큰 영향 |
| 해수면 상승 | 빙상이 녹으면 해수면이 상승하여 해안 지역에 심각한 위협을 가함 |
| 빙하기 | 빙하기와 밀접한 관련 |
| 추가 정보 | |
| 관련 용어 | 빙모 빙하 빙상 |
| 참고 자료 | 미국 국립과학재단 빙상 관련 페이지 |
2. 빙상의 형성과 역학
빙상은 50,000km²가 넘는 육지를 덮는 얼음덩어리이다.[14] 현재 그린란드와 남극에 빙상이 존재하며, 각각 170만 km²와 1400만 km²의 넓은 면적을 가지고 있다. 이 두 빙상은 평균 두께가 2km인 얼음층으로 이루어져 매우 두껍다.[1][4]
빙상은 눈이 녹지 않고 계속 쌓여 새로운 눈층의 무게로 압축되면서 형성된다.[14] 1942년 그린란드에 추락한 록히드 P-38 라이트닝 전투기가 50년 후 81m 깊이의 얼음 속에서 발견된 사례는 이러한 현상이 현재도 진행중임을 보여준다.[5]
빙상 심부에는 당시의 대기와 여러 환경 요소가 갇혀 있으며, 이를 채취한 빙하 코어는 과거의 기록을 담고 있어 학술적으로 매우 중요한 연구 대상이 된다.[73] 일본은 남극 빙상 위 돔 후지 기지(표고 3810m)에서 빙하 코어를 채취하고 있다.[73]
2. 1. 빙하의 흐름
안정적인 빙상조차도 중앙 고원(빙상의 가장 높은 지점)에서 가장자리로 서서히 흘러나가는 빙하 때문에 지속적으로 움직인다. 고원 주변의 빙상 경사는 완만하지만 가장자리에서는 가파르게 증가한다.[14] 이러한 경사 차이는 중앙 고원의 높은 빙하 축적과 가장자리의 낮은 축적 및 높은 삭박 간의 불균형 때문에 발생한다. 이 불균형은 빙하에 대한 전단 응력을 증가시켜 빙하가 흐르기 시작할 때까지 계속된다. 이 두 과정 사이의 평형선에 접근하면 유동 속도와 변형이 증가한다.[6][7] 이러한 움직임은 중력 때문에 발생하지만, 온도와 개별 빙하 기저의 강도에 의해 제어된다. 여러 과정이 이 두 요인을 변경하여 시간 단위(조석 흐름)에서 100년 단위(밀란코비치 주기)에 이르는 활동의 주기적인 급증과 더 긴 비활동 기간을 초래한다.[7]
조석 활동은 관련 없는 시간 단위로 빙하 운동의 급증을 조절할 수 있다. 1m의 조석 진동의 영향은 바다에서 최대 100km까지 느껴질 수 있다.[8] 사리 때, 빙하류는 시간당 약 30cm 정도 급증하기 전에 수 시간 동안 거의 정지해 있다가, 만조 고조 직후에 급증한다. 그런 다음 썰물의 중간이나 끝까지 지속되는 정지 기간 후 또 다른 급증이 나타난다.[9][10] 조금 때는 이러한 상호 작용이 덜 두드러지며, 약 12시간마다 급증이 발생한다.[9]
기후 변화로 인한 지구 대기 온도 상승은 빙저 온도에 영향을 미치기 전에 약 1만 년 동안 빙하를 통해 직접 전파되지만, 표면 용융 증가를 통해 더 많은 빙상호를 생성하여 영향을 줄 수 있다. 이 호수는 빙하 기저에 따뜻한 물을 공급하고 빙하 운동을 촉진할 수 있다.[11] 지름이 약 300m보다 큰 호수는 빙하/기저 경계면까지 유체로 채워진 크레바스를 생성할 수 있다. 이 크레바스가 형성되면 호수 전체의 (비교적 따뜻한) 내용물이 2~18시간 만에 빙하 기저에 도달하여 기저를 윤활하고 빙하가 돌발 흐름을 일으킬 수 있다.[12] 빙하 기저에 도달하는 물은 그곳에서 얼어붙어 아래쪽에서 밀어 올려 빙하의 두께를 증가시킬 수 있다.[13]
2. 2. 경계 조건
해양 경계에서 가장자리가 끝나면서, 과잉의 얼음은 빙하류 또는 아웃렛 빙하를 통해 배출된다. 그런 다음, 얼음은 바다로 직접 떨어지거나 부유하는 빙붕 위에 축적된다.[14] 빙붕은 과잉의 얼음을 경험할 경우 가장자리에서 빙산을 분리한다. 빙붕은 또한 저면 융해로 인해 빙산 분리가 가속화될 수 있다. 남극 대륙에서는 이 현상이 빙점보다 3°C 높은 남극 순환 심층수 해류에 의해 빙붕에 공급되는 열에 의해 발생한다.[15]
빙붕의 존재는 뒤에 있는 빙하에 안정적인 영향을 미치는 반면, 빙붕의 부재는 불안정하게 만든다. 예를 들어, 2002년 2월 남극 반도의 라르센 B 빙붕이 3주 만에 붕괴되었을 때, 그 뒤에 있는 크레인 빙하, 그린 빙하, 헥토리아 빙하, 조럼 빙하는 모두 훨씬 더 빠른 속도로 흐르기 시작했지만, 빙붕 잔해로 안정화된 플라스크 빙하와 레퍼드 빙하는 속도가 빨라지지 않았다.[16]
라르센 B 빙붕의 붕괴는 연간 1미터의 감소에 앞서 발생했지만, 다른 일부 남극 빙붕은 연간 수십 미터의 감소를 보였다.[11] 또한, 1°C의 해양 온도 상승은 연간 최대 10미터의 저면 융해로 이어질 수 있다.[11] 빙붕은 연평균 기온이 −9°C일 때 항상 안정적이지만, −5°C를 넘으면 결코 안정적이지 않다. 이는 라르센 B 붕괴에 앞서 발생한 1.5°C의 지역 온난화를 맥락에 놓는다.[11]
2. 3. 해양 빙상 불안정성 (MISI)
1970년대, 요하네스 베르트만(Johannes Weertman)은 해수가 얼음보다 밀도가 높기 때문에 해수면 아래에 놓인 모든 빙상은 아르키메데스의 원리에 따라 녹으면서 본질적으로 불안정해진다고 제안했다.[17] 사실상, 이러한 해양 빙상은 얼음이 밀어낸 해수의 질량을 초과하는 충분한 질량을 가져야 하며, 이는 과도한 두께를 필요로 한다. 빙상이 녹아 얇아짐에 따라 상부 얼음의 무게가 감소한다. 어느 시점에서 해수가 빙상 기저부에 형성되는 틈으로 들어갈 수 있으며, ''해양 빙상 불안정성''(Marine Ice Sheet Instability, MISI)이 발생한다.[17][18]빙상이 해수면 아래에 놓여 있더라도, 앞쪽에 안정적인 빙붕이 있는 한 MISI는 발생할 수 없다.[35] 빙상과 빙붕의 경계인 ''접지선''(grounding line)은 특히 만에 갇혀 있을 경우 안정적이다.[35] 이 경우, 상류 눈의 연간 축적으로 인한 얼음의 양이 접지선을 넘어 흐르는 얼음의 양과 일치할 가능성이 높기 때문에 빙상이 전혀 얇아지지 않을 수 있다.[18] 그렇지 않으면, 빙붕 기저부의 해양 온난화는 저면 용융을 통해 빙붕을 얇게 만드는 경향이 있다. 빙붕이 얇아짐에 따라 빙상에 대한 지지 효과가 감소하고, 소위 역압력(back stress)이 증가하며 접지선이 후퇴한다.[18] 빙상은 접지선의 새로운 위치에서 더 많은 얼음을 잃기 시작하여 가벼워지고 해수를 밀어낼 수 있는 능력이 떨어진다. 이는 결국 접지선을 더욱 후퇴시켜 자체 강화 메커니즘을 만든다.[18][19]
서남극 빙상 전체가 해수면 아래에 위치하기 때문에, 이러한 시나리오에서는 지질학적으로 빠른 빙하 손실에 취약하다.[21][22] 특히 스웨이츠 빙하와 파인 아일랜드 빙하는 MISI에 가장 취약할 가능성이 높으며, 두 빙하 모두 최근 수십 년 동안 빠르게 얇아지고 속도가 빨라지고 있다.[23][24][25][26] 그 결과, 빙상으로 인한 해수면 상승은 21세기 안에만 수십 센티미터 가속화될 수 있다.[27]
동남극 빙상의 대부분은 영향을 받지 않을 것이다. 토튼 빙하는 MISI의 영향을 받는 것으로 알려진 가장 큰 빙하이지만, 해수면 상승에 대한 잠재적 기여는 서남극 빙상 전체와 비슷하다.[28] 토튼 빙하는 최근 수십 년 동안 거의 단조롭게 질량을 잃고 있으며,[29] 가까운 미래에 빠른 후퇴가 가능함을 시사하지만, 토튼 빙붕(Totten Ice Shelf)의 역동적인 행동은 계절적 및 연간 규모에서 변하는 것으로 알려져 있다.[30][31][32] 윌크스 분지(Wilkes Basin)는 남극에서 온난화에 민감하지 않은 것으로 여겨지는 유일한 주요 해저 분지이다.[25] 궁극적으로, 지질학적으로 빠른 해수면 상승이라도 이러한 빙하(WAIS(West Antarctic Ice Sheet)와 빙하 하 분지) 전체가 사라지는 데는 수천 년이 걸릴 가능성이 가장 높다.[33][34]
2. 4. 해양 빙벽 불안정성 (MICI)
'해양 빙붕 불안정성'(Marine Ice Cliff Instability, MICI)은 지상 높이가 약 90m, 기저(지하) 높이가 약 800m인 빙벽이 주변 빙하가 사라지면 자체 무게로 붕괴될 가능성이 높다는 이론이다.[39] 빙벽 붕괴는 뒤따르는 빙하를 같은 불안정성에 노출시켜 빙벽 붕괴와 급속한 빙상 후퇴의 자기 지속적 순환을 초래할 수 있으며, 이는 남극만으로도 2100년까지 1m 이상의 해수면 상승을 의미한다.[18][40][35][36] 2020년 106명의 전문가를 대상으로 한 설문조사에서 이 이론을 제시한 논문은 2014년 IPCC 제5차 평가보고서보다 더 중요한 것으로 간주되었다.[37] MICI를 포함하는 해수면 상승 예측은 다른 예측보다 훨씬 크며, 특히 온난화 속도가 빠른 경우 그 차이가 더 크다.[38]이 이론은 플라이스토세와 최후 간빙기 동안의 큰 해수면 상승을 설명하기 위해 제안되었지만,[39][40] 최근 연구에 따르면 이러한 해수면 상승은 빙벽 불안정성 없이도 설명이 가능하다.[51][41] 서남극의 스웨이츠 빙하와 파인 아일랜드 빙하 위치에서 빙하에 의한 해저 긁힘을 영거 드라이아스 시대부터 발견했는데, 이는 MICI와 일치하는 것으로 보인다.[42][51] 하지만, 이는 "비교적 빠른" 속도이지만 여전히 장기간에 걸친 빙상 후퇴를 나타내며, 약 1100년에 걸쳐 내륙으로 200km 이동한 것으로 나타난다(약 1만 2300년 전부터 약 1만 1200년 전까지).[42]
최근 몇 년 동안, 라센 B 빙붕 붕괴 직후 크레인 빙하의 2002년~2004년 빠른 후퇴(얕은 피오르에 도달하고 안정화되기 전)는 MICI와 관련이 있을 수 있지만, 이 이론을 확인하거나 반박할 만한 관측 결과가 충분하지 않았다.[43] 그린란드 빙상의 세 개의 가장 큰 빙하 - 야콥스하븐 빙하, 헬하임 빙하, 캉거들루수아크 빙하 - 의 후퇴는 적어도 2013년 말까지는 빙벽 붕괴 예측과 유사하지 않았지만,[51][44] 2014년 8월 헬하임 빙하에서 관찰된 사건은 정의에 맞을 수 있다.[51][45] 또한, 초기 가설 이후 수행된 모델링에 따르면 빙벽 불안정성은 비현실적으로 빠른 빙붕 붕괴(약 90m 높이의 빙벽의 경우 1시간 이내)를 필요로 한다.[46] 빙하가 이미 상당히 손상된 경우가 아니라면.[43] 또한, 빙벽 붕괴는 해안 해역에 많은 파편(빙하 혼합물)을 생성할 것이며, 여러 연구에 따르면 이러한 축적은 불안정성이 시작된 직후에 속도를 늦추거나 완전히 멈출 수 있다.[47][48][49][50]
이 가설의 제안자인 로버트 데콘토(Robert DeConto)와 데이비드 폴라드(David Pollard)를 포함한 일부 과학자들은 최후 간빙기 동안의 해수면 상승을 정확하게 결정하는 것이 이 문제를 해결하는 가장 좋은 방법이라고 제안했다.[51] 당시 해수면 상승이 4m 미만이라면 MICI를 효과적으로 배제할 수 있지만, 해수면 상승이 6m를 초과하는 경우 매우 가능성이 높다.[51] 2023년 현재, 가장 최근 분석에 따르면 최후 간빙기 해수면 상승은 2.7m를 초과하지 않았을 가능성이 높다.[53] 다른 연구에서 제시된 5.7m와 같은 더 높은 값[52]은 바하마의 새로운 고기후 데이터와 그린란드 빙상의 알려진 역사와 일치하지 않는 것으로 보인다.[53]
3. 지구의 현재 빙상
빙상은 대륙 크기(50,000km² 초과)의 육지를 덮는 얼음덩어리이다.[14] 현재 그린란드와 남극에 두 개의 빙상이 존재한다. 그린란드 빙상은 170만 km², 남극 빙상은 1400만 km² 면적을 차지하며, 평균 두께는 2km에 달한다.[1][4] 이 얼음층은 빙상에 내리는 눈이 녹지 않고 쌓여 압축되면서 형성된다.[14]
빙상 성장 과정은 현재도 진행 중이다. 1942년 그린란드에 추락한 록히드 P-38 라이트닝 전투기는 50년 후 81m 깊이의 얼음 속에서 발견되었는데, 이는 그동안 얼음이 계속 쌓였다는 것을 보여준다.[5]
빙상은 쌓인 눈이 단단해지고 압축되면서 층을 이루며 성장한다.[73] 빙하 깊은 곳에는 당시의 대기와 환경 요소가 갇혀 있어, 빙하 코어를 채취하여 과거를 연구하는 데 중요한 자료로 활용된다. 일본은 남극 빙상의 돔 후지 기지에서 빙하 코어를 채취하고 있다.[73]
현세 지구의 대륙 분포는 빙상이 형성되기 쉬운 환경이다.[73] 육지가 많은 북반구는 고위도 지역에 빙하가 형성되기 쉽고, 형성된 빙하는 태양광을 반사하여 기온을 낮추고 더 많은 빙하 형성을 촉진한다.[73] 남반구는 해양이 대부분이지만, 남극 대륙이 남극 지역에 있고 남극 순환류가 난류 유입을 차단하여 얼음이 얼음을 만드는 특수한 환경이 조성된다.[73]
현재 지구상에는 남극 빙상과 Greenland ice sheet|그린란드 빙상영어만이 존재하지만, 최종 빙기 최한랭기에는 북아메리카의 Laurentide ice sheet|로렌타이드 빙상영어, 유럽 북부의 Scandinavian ice sheet|스칸디나비아 빙상영어, 남아메리카 파타고니아의 Patagonian ice sheet|파타고니아 빙상영어도 발달했었다.
빙상 표면은 춥지만, 바닥은 따뜻하여 녹은 물이 빙상 내부에서 빠르게 흐르는 수로를 만들기도 한다.
현재의 극지방 빙상은 지질학적으로 비교적 최근에 형성되었다. 그린란드의 경우, 신생대 전기에는 빙상이 거의 없었지만, 플라이스토세 후기 이후 그린란드 빙상이 급격히 형성되어 북반구 최초의 대륙 빙상이 되었다. 그린란드에서는 빙상 발달 이전에 서식했던 식물 화석이 발견되기도 한다.
3. 1. 남극 빙상
대륙 중앙부를 덮고 있는 흰 부분이 남극빙상이지만, 남극빙상은 광대한 동남극 빙상과 남극 횡단 산맥으로 구분되어 남극반도까지 뻗어 있는 서남극 빙상으로 구성되어 있다.
남극빙상은 신생대 팔레오세 전기에 처음 형성된 이후, 여러 차례 형성과 소멸, 전진과 후퇴를 반복했을 빙모(氷帽)에 기원한다고 생각된다. 이후 중신세 초(아키타니안)에 해당하는 약 2300만 년 전, 남극 대륙과 남아메리카 대륙을 잇던 지협이 끊어지고 드레이크 해협이 열리면서 남극 대륙은 완전히 고립되었다. 그 결과, 주변에서 남극 순환류가 발생하여 난류가 도달하지 못하고 급속히 냉각되었으며, 빙모는 빙상으로 성장해 갔다. 동세 중기(랑기안)에 해당하는 약 1500만 년 전에는 대륙의 대부분이 빙상으로 뒤덮였다.[73]
남극빙상은 지구상에서 가장 큰 빙괴로, 면적은 1400km2, 부피는 3000km3이다. 지구 표면의 90%에 달하는 담수가 이 빙상에 고정되어 있으며, 만약 융해된다면 해수면은 61.1m 상승할 것이라고 여겨진다.[74]
3. 1. 1. 서남극 빙상
남극빙상은 지구상에서 가장 큰 빙괴로, 면적은 1400만 평방킬로미터, 부피는 3000만 세제곱킬로미터이다. 지구 표면의 90%에 달하는 담수가 이 빙상에 고정되어 있으며, 만약 융해된다면 해수면은 61.1미터 상승할 것이라고 여겨진다.[74] 남극대륙 동부 빙상은 육지 위에 발달해 있지만, 남극대륙 서부 빙상(서남극 빙상)의 경우 바닥은 해수면 아래 2500미터에 있으며, 빙상이 없다고 가정하면 남극대륙 서부는 해수면 아래로 가라앉게 된다. 이는 빙하의 무게로 지각이 침강한 것으로 여겨진다(스칸디나비아 반도에서는 과거 빙상이 최종빙기 종결기를 경계로 소멸했기 때문에, 그 후 현재까지도 침강한 만큼 융기하고 있다).3. 1. 2. 동남극 빙상
남극 대륙 빙상은 지구상에서 가장 큰 빙괴로, 면적은 1400만 평방킬로미터, 부피는 3000만 세제곱킬로미터이다. 지구 표면의 90%에 달하는 담수가 이 빙상에 고정되어 있으며, 만약 융해된다면 해수면은 61.1m 상승할 것이라고 여겨진다.[74] 남극 대륙 동부 빙상은 육지 위에 발달해 있다.
3. 2. 그린란드 빙상
그린란드 빙상(Greenland ice sheet영어)은 그린란드 면적의 82%를 차지하고 있다. 만약 융해된다면 해수면이 7.2미터 상승할 것이라고 여겨진다.[74]
4. 탄소 순환에서의 역할
역사적으로 빙상은 탄소 순환의 불활성 구성 요소로 간주되어 전 지구적 모델에서 크게 무시되었다. 2010년대 연구는 독특하게 적응된 미생물 군집, 빙상에서 높은 비율의 생지화학적 및 물리적 풍화 작용, 그리고 1,000억 톤 이상의 유기 탄소 저장 및 순환의 존재를 보여주었다.[60]
두 빙상 간의 탄소 저장량에는 엄청난 대조가 있다. 그린란드 빙상 아래에는 약 0.5~27억 톤의 순수 탄소만 존재하는 반면, 남극 대륙 아래에는 6,000억~21,000억 톤의 순수 탄소가 있는 것으로 생각된다.[60] 이 탄소는 녹은 물을 통해 점진적으로 방출되면서 전반적인 이산화탄소 배출량을 증가시키므로 기후변화 피드백으로 작용할 수 있다.[61]
비교를 위해, 북극 영구동토층에는 1,400억~1,650억 톤이 포함되어 있다.[62] 또한, 인간이 매년 유발하는 이산화탄소 배출량은 약 400억 톤의 CO2이다.[27]
그린란드 러셀 빙하에서는 녹은 물 탄소가 이산화탄소보다 훨씬 더 큰 지구 온난화 가능성을 가진 메탄으로 대기 중에 방출되는 것으로 알려진 지역이 하나 있다.[63] 그러나 그곳에는 이러한 배출량을 제한하는 많은 수의 메탄자영영양 박테리아가 서식하고 있다.[64][65]
5. 지질 시대의 빙상
빙하기와 간빙기 사이의 전이는 밀란코비치 주기에 의해 조절되는데, 이는 지구에 도달하는 태양 복사량(일사량)의 패턴이다. 이러한 패턴은 다른 행성의 중력에 의해 발생하는 지구 궤도의 형태와 태양에 대한 각도의 변화에 의해 발생한다.[67][68]
예를 들어, 지난 10만 년 동안 북아메리카 대부분을 덮고 있던 로렌타이드 빙상의 일부가 갈라져 대규모의 빙산 무리가 북대서양으로 이동했다. 이 빙산이 녹으면서 운반하던 바위와 대륙 암석을 떨어뜨려 빙하 부유 퇴적물로 알려진 지층을 남겼다. 하르트무트 하인리히의 이름을 딴 하인리히 사건은 7,000~10,000년의 주기성을 가지며, 마지막 간빙기 내의 한랭기에 발생한다.[69]
빙상 내부의 "폭식-정화" 주기가 관찰된 효과의 원인일 수 있다. 빙상이 불안정한 수준까지 형성된 후, 빙상의 일부가 붕괴된다. 외부 요인 또한 빙상을 강제하는 데 역할을 할 수 있다. 단스고르-외슈거 사건은 아마도 40년 만에 발생하는 북반구의 급격한 온난화 현상이다. 이러한 D-O 사건은 각 하인리히 사건 직후에 발생하지만, 약 1500년마다 더 자주 발생한다. 이러한 증거를 통해 고기후학자들은 하인리히 사건과 D-O 사건 모두를 유발하는 동일한 강제력이 있을 것이라고 추측한다.[70]
그린란드 빙핵과 남극 빙핵의 메탄의 단기적 스파이크를 연결하여 ''빙상 행동의 반구 비동기성''이 관찰되었다. 단스고르-외슈거 사건 동안 북반구는 상당히 온난화되어 빙하기 동안 툰드라였던 습지에서 메탄 방출이 극적으로 증가했다. 이 메탄은 전 세계에 빠르게 고르게 분포되어 남극과 그린란드 빙하에 포함된다. 이러한 연관성을 통해 고기후학자들은 그린란드의 빙상이 남극 빙상이 수천 년 동안 온난화된 후에야 온난화되기 시작했다는 것을 알 수 있었다. 이러한 패턴이 발생하는 이유는 아직 논쟁의 여지가 있다.[71][72]
빙상은 표면은 한랭하지만, 그 저부는 따뜻하여 용융(融解)하고, 용융수가 빙상의 유동을 촉진하고 있다. 이 과정은 빙상 내부에 빠른 흐름의 수로를 만들고 있다.
현재 지구상에 존재하는 빙상으로는 남극 대륙에 있는 남극 빙상과 그린란드에 있는 Greenland ice sheet|그린란드 빙상영어이 있다.
5. 1. 과거 존재했던 빙상
;: 영국 제도 북부(아일랜드 북부 및 영국 북부)에서 스칸디나비아 반도를 거쳐 러시아 서부에 이르는 지역에 존재했던 빙상이다. 약 2만 년 전 최대 시기에는 수천 m를 넘는 두께를 지녔다. 이 빙상은 핀란드와 스웨덴이 기원지였으며, 흘러나온 암석과 미석의 종류를 조사함으로써 밝혀졌다. 북유럽의 현재 지형은 이 당시의 빙하 작용에 의해 형성된 것이 많으며, 노르웨이의 피오르드, 스코틀랜드의 호수군, 모레인 언덕 등이 대표적인 예이다. 빙하에 의해 언덕이 깎인 결과, 유럽에서 완만한 파상 지형이 보인다. 약 2만 년 전 이후로 서서히 축소되어 7000년경에는 일부 산악 빙하를 남기고 소멸했다.
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: 현재 캐나다와 미국 북부 절반을 덮었던 거대한 빙상으로, 빙하의 흔적은 오대호와 빙하호로 볼 수 있다.[75]
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: 현재 칠레 파타고니아 지역에 있다.
5. 2. 남극 빙상의 지질학적 역사
현세(현재) 지구의 대륙 분포는 긴 지질 시대 동안 냉각화되기 쉬워 빙상이 형성되기 쉬운 환경이다.[73] 육괴가 분열되어 있는 현세에는 난류가 극지방까지 도달하기 어렵다.[73]또한, 육지가 많이 분포하는 북반구는 고위도 지역에 빙하가 형성되기 쉽고, 형성된 빙하는 태양광을 반사하여 기온을 낮추고 더 많은 빙하 형성을 촉진한다.[73] 남반구는 해역이 대부분이라 온도 변화가 작지만, 남극 대륙이 남극 지역을 차지하고 있고, 그 주위를 차가운 남극 순환 해류가 순환하여 난류 유입을 차단하기 때문에, 얼음이 얼음을 만들면서 따뜻한 공기를 차단하는 특수한 환경이다.[73]
남극 빙상은 신생대 팔레오세 전기에 처음 형성된 이후 여러 차례 형성과 소멸, 전진과 후퇴를 반복했을 빙모에 기원한다. 중신세 초(약 2300만 년 전) 드레이크 해협이 열리고 남극 대륙이 고립되면서 급격한 기후 변동이 시작되었다. 남극 순환 해류 발생으로 난류가 도달하지 않고 급속히 냉각화되면서 빙모는 빙상으로 성장했고, 중신세 중기(약 1500만 년 전)에는 대륙 대부분이 빙상으로 뒤덮였다.
5. 3. 그린란드 빙상의 지질학적 역사
현세(현재의 지구과학) 지구의 대륙 분포는 긴 지질 시대 동안 냉각되기 쉬운 상황이며, 따라서 빙상이 형성되기 쉬운 환경이라고 할 수 있다.[73] 팡게아와 같은 초대륙이 형성되었던 시대와 달리, 육괴가 분열되어 있는 현세에는 난류가 극지방까지 도달하기 어렵다.[73]또한, 수역보다 기온 차의 영향을 더 크게 받는 육지가 많이 분포하는 북반구는 고위도 지역에 몰려 있기 때문에 빙하가 형성되기 쉽다. 일단 형성된 빙하는 얼음의 특성 때문에 태양광을 반사하여 기온을 낮추고, 더 많은 빙하의 형성을 촉진한다.[73] 남반구는 해역이 대부분을 차지하여 온도 변화가 작지만, 남극이 남극 지역을 차지하고 있으며, 그 주위를 차가운 남극순환류가 순환하여 난류의 유입을 차단하고 있기 때문에, 극지방에 한해서는 얼음이 얼음을 만들면서 동시에 따뜻한 공기를 차단하는 특수한 환경이 되고 있다.[73]
현재의 극지방 빙상은 지질학적으로 보면 비교적 새롭다.
그린란드의 경우, 신생대 전기에는 빙상이 거의 없었지만, 플라이스토세 후기 이후, 그린란드 빙상이 급격히 형성되어 신생대 북반구에서 최초의 대륙 빙상이 되었다. 그린란드에는 빙상이 발달하기 전에 서식했던 식물의 화석이 매우 양호한 상태로 발견되고 있다.
6. 화성의 빙상
화성의 빙상 및 극관도 지구의 그것과 마찬가지로 강설 등에 의해 대기 중에서 수분이 점차 지표부에 축적되고, 압밀(壓密)을 거듭함으로써 성장하고 형성된 것으로 생각된다.[73] 또한, 북극관의 표면 250m 정도의 빙하 성층 구조가 지난 약 500만 년에 걸친 기후 변화를 미세하게 기록하고 있다는 사실이 밝혀졌다.[73]
화성의 빙상은 '''화성 빙상'''(영어: Martian ice sheet, etc.)이라고도 불리며, 지난 약 500만 년 동안(탐사로 밝혀진 기간 동안)에는 고위도 지역 이외에도 확장된 시기가 있었다고는 하지만, 현재 존재하는 것은 모두 극관에 포함되므로, '''화성 극관'''(영어: Martian ice cap, Polar ice cap of Mars)과 거의 동의어처럼 취급되기도 한다. 화성에 있는 "얼음"의 주성분이 얼음(동결된 물)과 드라이아이스(동결된 이산화탄소) 중 어느 쪽인가를 놓고 과거 오랫동안 논쟁이 있어 왔으며,[73] "빙상"이라고 불러도 주석이 필요한 것이었지만, 20세기 말 무렵에 실시된 마스 서베이어 계획에 의한 탐사 결과, 이산화탄소는 표면 10m 정도를 아주 조금 덮을 뿐 대부분 물로 형성되어 있다는 사실이 밝혀졌다.[73]
화성은 평균적인 궤도 이심률이 0.1 정도로 크기 때문에, 일사량의 변동 폭도 또한 크고, 조감으로 보았을 때 줄무늬무늬처럼 보이는 빙상에 깊게 패인 계곡(--)은 이것에 의해 형성된 것으로 보인다.[73] 이 계곡을 더 확대해서 보면, 미세한 단층을 형성하고 있으며, 그것들은 지난 500만 년 동안의 일사량, 궤도 이심률, 자전축 경사각의 변화에 잘 대응하고 있다는 사실도 알려져 있다.[73] 일사량이 많아지면 수분의 증발이 진행되고, 결과적으로 빙하 속에서 먼지의 축적이 증가할 것으로 생각되며, 일사량의 증가에 따라 화성 전체에서 모래 폭풍의 발생 빈도가 높아지고, 그 결과 다른 지역에서 운반되어 오는 먼지의 축적도 추정된다.[73]
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