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빙하

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목차

1. 개요

빙하는 프랑스어에서 유래된 용어로, 오랜 기간 눈이 쌓여 압축되어 생성된 거대한 얼음 덩어리이다. 빙하는 산악 지형에 형성되는 산악 빙하와 남극 대륙 및 그린란드를 덮는 대륙 빙하로 나뉘며, 크기, 모양, 열적 상태, 운동 방식에 따라 다양한 유형으로 분류된다. 빙하의 운동은 중력과 얼음의 내부 변형에 의해 이루어지며, 얼음의 소성 유동과 마찰, 기저 미끄럼 등의 과정을 통해 지형을 침식하고 퇴적 지형을 형성한다. 기후 변화로 인해 빙하가 후퇴하면서 해수면 상승, 해안 침식 등 다양한 환경적 영향을 초래하며, 다른 행성에서도 빙하의 존재가 확인되었다.

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빙하
지도
기본 정보
정의
설명자신의 무게로 인해 경사면을 따라 아래로 움직이는 지속적인 얼음 덩어리.
면적
총 면적1,300만 제곱킬로미터 (약 500만 제곱마일)
지구 육지 면적 비율약 10%
물 저장량
총 물 저장량약 170,000 세제곱킬로미터
담수 저장량지구 담수의 약 75%
형태 및 분류
분류 기준형태
크기
지형적 설정
주요 유형산악 빙하 (알프스 빙하, 계곡 빙하)
빙원 (대륙 빙하)
기타 유형빙상
조수 빙하
암석 빙하
재생 빙하
이동
속도매우 느림 (하루에 몇 센티미터)
빠르게는 하루에 몇 미터
이동 원인얼음의 중력
기저면에서의 슬라이딩
내부 변형
형성 과정
조건낮은 기온
충분한 강설량
수년간의 축적
과정눈의 축적 및 압축
얼음으로의 변형
두께 증가
빙하 지형
특징U자곡
권곡
빙퇴석
피오르
빙하호
빙하와 기후
역할기후 변화 지표
담수 공급원
해수면 상승 영향
중요성수자원 관리
재해 예방
생태계 보존
지역별 분포
주요 지역극지방 (남극, 북극)
고산 지역 (히말라야 산맥, 알프스 산맥)
파키스탄 (남극 외 지역 중 가장 많은 빙하 보유)
이미지
페리토 모레노 빙하의 파노라마
남미, 페리토 모레노 빙하의 빙하말단
빙하
빙하
추가 정보
관련 용어빙하학
빙하 시대
빙하 퇴적물
위험 요소기후 변화로 인한 용해
빙하 홍수 위험

2. 어원 및 관련 용어

"빙하"라는 단어는 프랑스어에서 유래한 차용어이며, 프랑코프로방스어를 거쳐 통속 라틴어 glaciāriumla에서 기원한다.[8] 이는 후기 라틴어 glaciala에서 유래했고, 궁극적으로는 "얼음"을 의미하는 라틴어 glaciēsla에서 비롯된다.[8] 빙하에 의해 발생하거나 빙하와 관련된 과정과 특징은 빙하성이라고 한다. 빙하의 형성, 성장 및 흐름 과정을 빙하 작용이라고 하며, 이에 대한 연구 분야는 빙하학이다. 빙하는 지구 빙권의 중요한 구성 요소이다.

3. 유형

빙하는 발달 지역에 따라 크게 산악 빙하와 대륙 빙하 두 가지 형태로 나뉜다. 산악 빙하는 산악 지대에 형성되며, 대륙 빙하는 주로 남극 대륙과 그린란드의 광대한 면적을 덮는다.

산악 빙하는 일 년 내내 표면에서 바닥(저면)까지 얼음의 녹는점 부근 온도를 유지한다. 반면 극지방 빙하는 물의 강력한 승화 냉각 때문에 항상 영하 온도를 유지하며 녹지 않는다. 아극지방 빙하는 계절에 따라 표면이 녹는점에 도달하여 녹은 물이 빙하 내부로 유입되기도 하지만, 빙하 바닥은 항상 녹는점 이하이다.[18]

빙하 온도는 표면 상태로 구분할 수 있다. 빙하 본체가 표면에 드러나 있으면 녹고 있는 것이며, 마른 눈으로 덮여 있으면 여름이라도 녹지 않는다. 녹은 물이 표면에 고이거나 갈라진 틈으로 흘러들어가는 경우에는 내부나 표면에 재결빙하여 생긴 얼음덩어리나 얼음층이 존재한다. 젖은 눈이 있는 경우에는 영상으로 기온이 상승했던 마지막 여름 이후의 눈이 쌓여 있다. 얼음이 겹쳐 있는 경우, 녹은 물이 빙하 속 차가운 층에서 재결빙하여 빙하 얼음이 형성되는 과정이라 할 수 있다.

3. 1. 크기, 모양 및 행동에 따른 분류

빙하는 형태, 열적 특성, 그리고 움직이는 방식에 따라 분류할 수 있다. 산 정상과 경사면에 생기는 빙하는 '알파인 빙하'라고 부른다. 계곡을 채우는 빙하는 '계곡 빙하', '알파인 빙하', 또는 '산악 빙하'라고 한다.[9] 산, 산맥, 또는 화산을 덮는 거대한 빙하는 '빙관' 또는 '빙원'이라고 부른다.[10] 빙관은 면적이 50km2보다 작다.

50km2보다 큰 빙하는 '빙상' 또는 '대륙 빙하'라고 부른다.[11] 빙상은 깊이가 수 킬로미터에 달해, 아래에 있는 땅의 모습을 가린다. 표면에는 누나탁만이 튀어나와 있다. 현재 지구상에 존재하는 빙상은 남극 대륙과 그린란드의 대부분을 덮고 있는 두 개뿐이다.[12] 이 빙상들은 엄청난 양의 담수를 포함하고 있어서, 만약 두 빙상이 모두 녹으면 지구 해수면이 70m 이상 상승할 것이다.[13] 빙상이나 빙관의 일부가 물속으로 뻗어 나가면 빙붕이라고 부르는데, 보통 경사가 완만하고 속도가 느리다.[14] 빙상에서 좁고 빠르게 움직이는 부분은 '빙하류'라고 한다.[15][16] 남극 대륙에서는 많은 빙하류가 큰 빙붕으로 흘러 들어가거나, 빙설처럼 바다로 직접 흘러 들어가기도 한다.

조수 빙하는 바다에서 끝나는 빙하를 말한다. 그린란드, 남극 대륙, 캐나다의 바핀 섬, 데번 섬, 엘즈미어 섬, 알래스카 남동부, 파타고니아 북부 빙원과 파타고니아 남부 빙원에서 흘러내리는 대부분의 빙하가 여기에 속한다. 빙하가 바다에 도착하면 조각이 부서지거나 붕괴되어 빙산을 만드는데, 대부분 해수면 위에서 붕괴된다. 조수 빙하는 수 세기 동안 전진과 후퇴를 반복하며, 다른 빙하보다 기후 변화의 영향을 덜 받는다.[17]

빙하는 발달 지역에 따라 산악 빙하와 대륙 빙하, 두 가지 형태로 나뉜다. 산악 빙하는 산악 지대에 형성되고, 대륙 빙하는 주로 남극 대륙과 그린란드처럼 넓은 지역을 덮는다.

산악 빙하는 일 년 내내 표면에서 바닥까지 얼음의 녹는점 근처 온도를 유지한다. 반면 극지방 빙하는 물의 승화 냉각 때문에 항상 영하의 온도를 유지하며 녹지 않는다. 아극지방 빙하는 계절에 따라 표면이 녹는점에 도달하여 녹은 물이 빙하 내부로 유입되기도 하지만, 빙하 바닥은 항상 녹는점 이하이다.

빙하의 온도는 표면 상태로 구분할 수 있는데, 빙하 표면이 드러나 있으면 녹고 있는 것이고, 마른 눈으로 덮여 있으면 여름이라도 녹지 않는 것이다. 녹은 물이 표면에 고이거나 갈라진 틈으로 흘러들어 가면 내부나 표면에 얼음덩어리나 얼음층이 생긴다. 젖은 눈이 있으면 영상으로 기온이 올라갔던 마지막 여름 이후의 눈이 쌓여 있는 것이다. 얼음이 겹쳐 있는 경우에는 녹은 물이 빙하 속 차가운 층에서 다시 얼어붙어 빙하가 되는 과정이라고 할 수 있다.

빙하 중 가장 작은 것은 산악 지대의 골짜기에 있는 '곡빙하'(valley glaciers)이다. 일본에 있는 빙하는 모두 곡빙하이다. 그보다 약간 큰 것은 빙모에서 흘러나오는 '유출 빙하'(outlet glaciers)이다. 빙모는 산 정상에 있는 눈 덩어리로, 산맥이나 활동하지 않는 화산 위에 존재한다. 빙모에서 얼음이 혀처럼 골짜기로 흘러나와 유출 빙하를 형성하는데, 유출 빙하는 빙하 전체 규모에 비하면 아직 작은 편이다. 극관이나 거대한 산맥의 빙모에서 형성된 유출 빙하는 바다까지 닿기도 한다.

가장 큰 빙하는 '빙상'이다. 빙상은 지표면 거의 전부를 덮을 정도이지만, 현재는 남극 대륙과 그린란드에만 있다. 이들 지역에 빙상이 있기 때문에, 그린란드 빙상이 녹으면 6m, 남극 빙상이 녹으면 65m 해수면이 상승할 정도로 엄청난 담수가 얼음으로 저장되어 있다.

'빙원'은 빙상과 비슷하지만, 두께와 면적이 더 작다. 대륙 빙하는 고도가 높은 평원에 있으며, 아이슬란드, 북극해의 섬들, 브리티시컬럼비아주 남부의 북태평양 산맥에서 알래스카에 이르는 지역 등 여러 곳에서 볼 수 있다.

칼빙 빙하(calving glacier)는 끝이 바다나 호수로 흘러드는 빙하이다. 바다나 호수에 닿은 빙하는 무너져 내리거나 분리되어 빙산을 형성하는데, 이 과정을 빙산 분리(칼빙)라고 한다. 알래스카에서 가장 긴 칼빙 빙하인 허버드 빙하(:en:Hubbard Glacier)는 10km에 걸쳐 바다와 맞닿아 있다. 야쿠타트 만과 빙하 만에서는 높이 30m의 빙하가 무너져 내리는 모습을 볼 수 있어 관광 명소로 인기가 많다. 칼빙 빙하는 기후 변화와 바다/호수 환경 변화의 영향을 받기 때문에 다른 빙하보다 변동이 더 복잡하다.

3. 2. 열적 상태에 따른 분류

열적으로, 온대 빙하는 표면에서 기저까지 일년 내내 녹는점에 있다. 극지 빙하의 얼음은 표면에서 기저까지 항상 어는점 이하이지만, 표면의 적설량은 계절적인 융해를 경험할 수 있다. 아극지 빙하는 표면 아래 깊이와 빙하 길이를 따라 위치에 따라 온대 빙하와 극지 빙하 모두를 포함한다.[18]

빙하의 열적 체제는 종종 기저 온도로 설명된다. 한랭 기저 빙하는 얼음-지면 경계면에서 어는점 이하이며 따라서 기저층에 얼어붙어 있다. 온난 기저 빙하는 경계면에서 어는점 이상이거나 어는점에 있으며, 이 접촉면에서 미끄러질 수 있다.[18] 이러한 대조는 빙하가 효과적으로 기저를 침식할 수 있는 능력을 크게 좌우하는 것으로 생각된다. 미끄러지는 얼음은 아래 표면에서 암석을 운반하기 때문이다.[19] 부분적으로 한랭 기저이고 부분적으로 온난 기저인 빙하는 다열성으로 알려져 있다.[18]

산악 빙하의 온도는 일 년 내내 표면에서 저면까지 얼음의 녹는점 부근에 있는 것으로 알려져 있다. 반면, 극지방의 빙하는 물의 강력한 승화 냉각으로 인해 항상 영하이며 녹지 않는다. 아극지방의 빙하 표면은 계절에 따라 녹는점 부근에 도달하고 녹은 물이 빙하 내부로 약간 유입되지만, 빙하 저면은 항상 녹는점 이하이다.

4. 형성

빙하는 눈과 얼음의 축적이 소멸을 초과하는 곳에서 형성된다. 빙하는 일반적으로 권곡(코리 또는 쿰(cwm)으로도 알려짐)이라는 지형에서 시작되는데, 이는 산 사이에 있는, 날카로운 능선으로 둘러싸인 안락의자 모양의 지형(예: 산 사이의 함몰부)이다. 권곡에서는 눈이 쌓이고 중력에 의해 압축되며, 위에서 떨어지는 눈의 무게로 니브(알갱이 눈)가 형성된다. 이후 개별 눈송이가 압축되고 눈에서 공기가 빠져나가면서 "빙하 얼음"으로 변한다. 이 빙하 얼음은 권곡을 채우다가 두 산 사이의 틈과 같은 지질학적 약점이나 공간을 통해 "넘쳐 흐른다". 눈과 얼음의 질량이 충분한 두께에 도달하면 표면 경사, 중력 및 압력의 조합으로 움직이기 시작하는데, 경사가 가파른 곳에서는 15m 정도의 눈과 얼음으로도 발생할 수 있다.

4. 1. 일반적인 형성 과정

상대적으로 온도가 높은 빙하는 융해와 동결을 되풀이하며 주로 네베(névé)라 불리는 눈을 이루고 있다. 이 눈은 자라메 눈(ざらめ雪)이라고 불린다. 이 빙하의 얼음은 얼음과 설층 아래에서 압력을 받아 융해하여 피른이라는 얼음 알갱이로 바뀐다. 이 알갱이 층은 일정한 세월이 흐르면 한층 더 압축되어 빙하의 얼음(glacial ice)이 된다. 게다가 눈의 온도에 변화가 있으면 수 시간에 걸쳐 각 표면에 울퉁불퉁한 결정으로 성질이 바뀌기 시작한다.[20]

빙하 얼음의 형성 과정


아르헨티나 페리토 모레노 빙하에 위치한 빙하 동굴


빙하는 눈과 얼음의 축적이 소멸을 초과하는 곳에서 형성된다. 빙하는 일반적으로 권곡(코리 또는 쿰(cwm)으로도 알려짐)이라는 지형에서 시작된다. 권곡은 산 사이에 있는, 날카로운 능선으로 둘러싸인 안락의자 모양의 지형(예: 산 사이의 함몰부)으로, 눈이 쌓이고 중력에 의해 압축되는 곳이다. 이 눈이 쌓이고 위에서 떨어지는 눈의 무게로 압축되어 니브(알갱이 눈)를 형성한다. 개별 눈송이의 추가적인 압축과 눈에서 공기를 짜내는 과정을 통해 "빙하 얼음"으로 변한다. 이 빙하 얼음은 권곡을 채우다가 두 산 사이의 틈과 같은 지질학적 약점이나 공간을 통해 "넘쳐 흐른다". 눈과 얼음의 질량이 충분한 두께에 도달하면 표면 경사, 중력 및 압력의 조합으로 움직이기 시작한다. 경사가 가파른 곳에서는 15m 정도의 눈과 얼음으로도 발생할 수 있다.

온대 빙하에서는 눈이 반복적으로 얼고 녹으면서 피른이라고 하는 알갱이 얼음으로 변한다. 위에 있는 얼음과 눈 층의 압력 아래에서 이 알갱이 얼음은 더 조밀한 피른으로 융합된다. 수년에 걸쳐 피른 층은 더욱 압축되어 빙하 얼음이 된다. 빙하 얼음은 갇힌 공기 방울이 적기 때문에 냉동수로 형성된 얼음보다 약간 더 조밀하다.

빙하 얼음은 물 분자의 적외선 OH 신축 모드의 배음으로 인해 일부 적색광을 흡수하기 때문에 독특한 파란색 색조를 띤다.

4. 2. 온도 변화에 따른 형성 과정

상대적으로 온도가 높은 빙하는 융해와 동결을 되풀이하며 주로 네베(névé)라 불리는 눈을 이루고 있다. 이 눈은 일상적인 눈으로 취급한다. 이 빙하의 얼음은 얼음과 설층 아래에서 압력을 받아 융해하여 피른(Firn)이라는 얼음 알갱이로 바뀐다. 이 알갱이 층은 일정한 세월이 흐르면 한층 더 압축되어 빙하의 얼음(glacial ice)이 된다. 게다가 눈의 온도에 변화가 있으면 수 시간에 걸쳐 각 표면에 울퉁불퉁한 결정으로 성질이 바뀌기 시작한다.

온대 빙하에서는 눈이 반복적으로 얼고 녹으면서 피른이라고 하는 알갱이 얼음으로 변한다. 위에 있는 얼음과 눈 층의 압력 아래에서 이 알갱이 얼음은 더 조밀한 피른으로 융합된다. 수년에 걸쳐 피른 층은 더욱 압축되어 빙하 얼음이 된다. 빙하 얼음은 갇힌 공기 방울이 적기 때문에 냉동수로 형성된 얼음보다 약간 더 조밀하다.

빙하 얼음은 물 분자의 적외선 OH 신축 모드의 배음으로 인해 일부 적색광을 흡수하기 때문에 독특한 파란색 색조를 띤다.[20]

5. 구조

1978년 7월 20일, 북부 엘즈미어 섬 보룹 피오르드 지역의 웹버 빙하 전면의 빙벽과 폭포. 잔해가 풍부한 층이 저면의 차가운 빙하 얼음에 전단되고 접혀 있다. 빙하 전면은 너비 , 높이 최대 이다.


빙하의 건강 상태는 일반적으로 빙하 질량 수지를 결정하거나 종착점의 행동을 관찰하여 평가한다. 건강한 빙하는 축적대가 크고, 용융기가 끝날 때 면적의 60% 이상이 눈으로 덮여 있으며, 활발한 흐름을 가진 종착점을 갖는다.

소빙하기 이후, 지구 곳곳의 빙하는 상당히 후퇴했다. 1950년에서 1985년 사이에 약간의 냉각으로 많은 고산 빙하가 전진했지만, 1985년 이후 빙하 후퇴와 질량 손실은 더 커지고 점점 더 널리 퍼지고 있다.[22][23][24]

5. 1. 주요 구역

빙하는 빙하의 발원지인 빙하 헤드(glacier head)에서 시작하여 빙하의 발끝, 빙하의 주둥이 또는 종착점에서 끝난다.

빙하는 표면 눈 더미와 용융 조건에 따라 여러 구역으로 나뉜다.[21] 빙하 질량의 순 감소가 일어나는 지역은 소멸대(ablation zone)이다. 축적이 소멸보다 많은 곳은 빙하의 상부 축적대(accumulation zone)이다. 축적으로 얻은 새로운 눈의 양과 소멸을 통해 손실된 얼음의 양이 같은 등고선인 균형선(equilibrium line)은 소멸대와 축적대를 구분한다. 일반적으로 축적대는 빙하 표면적의 60~70%를 차지하며, 빙산이 분리되는 빙하의 경우 더 많다. 축적대의 얼음은 충분히 깊어서 아래쪽 암석을 침식하는 힘을 가한다. 빙하가 녹은 후에는 그레이트 레이크스와 같은 큰 분지에서부터 권곡(cirque)으로 알려진 작은 산악 분지에 이르기까지 크기가 다양한 그릇 모양이나 원형극장 모양의 함몰 지형이 남는다.

축적대는 용융 조건에 따라 세분될 수 있다.

# 여름에도 용융이 발생하지 않고 눈 더미가 건조한 상태로 유지되는 지역은 건설지대(dry snow zone)이다.

# 표면 용융이 일부 발생하여 용융수가 눈 더미 속으로 스며드는 지역은 침투대(percolation zone)이다. 이 지역은 종종 다시 얼어붙은 빙정 렌즈, 선(glands), 층으로 표시된다. 눈 더미는 또한 어는점에 도달하지 않는다.

# 일부 빙하의 균형선 근처에는 중첩 얼음대(superimposed ice zone)가 형성된다. 이 지역은 용융수가 빙하 내의 차가운 층으로 다시 얼어붙어 연속적인 얼음 덩어리를 형성하는 곳이다.

# 이전 여름 이후에 쌓인 눈이 모두 0°C로 올라간 지역은 습설지대(wet snow zone)이다.

5. 2. 축적대의 세분

빙하는 표면 눈 더미와 용융 조건에 따라 여러 구역으로 나뉜다. 축적대(accumulation zone)는 빙하의 상부로, 축적이 소멸보다 많은 곳을 말한다. 축적대는 다음과 같이 세분할 수 있다.

# 건설지대(dry snow zone)는 여름에도 용융이 발생하지 않고 눈 더미가 건조한 상태로 유지되는 지역이다.

# 침투대(percolation zone)는 표면 용융이 일부 발생하여 용융수가 눈 더미 속으로 스며드는 지역이다. 이 지역은 종종 다시 얼어붙은 빙정 렌즈, 선(glands), 층으로 표시된다. 눈 더미는 또한 어는점에 도달하지 않는다.

# 일부 빙하의 균형선 근처에는 중첩 얼음대(superimposed ice zone)가 형성된다. 이 지역은 용융수가 빙하 내의 차가운 층으로 다시 얼어붙어 연속적인 얼음 덩어리를 형성하는 곳이다.

# 습설지대(wet snow zone)는 이전 여름 이후에 쌓인 눈이 모두 0°C로 올라간 지역이다.

5. 3. 빙하의 건강 상태 평가

빙하는 빙하의 발원지인 빙하 헤드(glacier head)에서 시작하여 빙하의 발끝, 빙하의 주둥이 또는 종착점에서 끝난다.

빙하는 표면 눈 더미와 용융 조건에 따라 여러 구역으로 나뉜다.[21] 소멸대(ablation zone)는 빙하 질량의 순 감소가 일어나는 지역이다. 빙하의 상부로, 축적이 소멸보다 많은 곳을 축적대(accumulation zone)라고 한다. 균형선(equilibrium line)은 소멸대와 축적대를 구분하는 선으로, 축적으로 얻은 새로운 눈의 양과 소멸을 통해 손실된 얼음의 양이 같은 등고선이다. 일반적으로 축적대는 빙하 표면적의 60~70%를 차지하며, 빙산이 분리되는 빙하의 경우 더 많다. 축적대의 얼음은 충분히 깊어서 아래쪽 암석을 침식하는 힘을 가한다. 빙하가 녹은 후에는 종종 그레이트 레이크스와 같은 큰 분지에서부터 권곡(cirque)으로 알려진 작은 산악 분지에 이르기까지 크기가 다양한 그릇 모양이나 원형극장 모양의 함몰 지형이 남는다.

축적대는 용융 조건에 따라 세분될 수 있다.

# 건설지대(dry snow zone)는 여름에도 용융이 발생하지 않고 눈 더미가 건조한 상태로 유지되는 지역이다.

# 침투대(percolation zone)는 표면 용융이 일부 발생하여 용융수가 눈 더미 속으로 스며드는 지역이다. 이 지역은 종종 다시 얼어붙은 빙정 렌즈, 선(glands), 층으로 표시된다. 눈 더미는 또한 어는점에 도달하지 않는다.

# 일부 빙하의 균형선 근처에는 중첩 얼음대(superimposed ice zone)가 형성된다. 이 지역은 용융수가 빙하 내의 차가운 층으로 다시 얼어붙어 연속적인 얼음 덩어리를 형성하는 곳이다.

# 습설지대(wet snow zone)는 이전 여름 이후에 쌓인 눈이 모두 0°C로 올라간 지역이다.

빙하의 건강 상태는 일반적으로 빙하 질량 수지를 결정하거나 종착점의 행동을 관찰하여 평가한다. 건강한 빙하는 축적대가 크고, 용융기가 끝날 때 면적의 60% 이상이 눈으로 덮여 있으며, 활발한 흐름을 가진 종착점을 갖는다.

1850년경에 끝난 소빙하기 이후, 지구 곳곳의 빙하는 상당히 후퇴했다. 1950년에서 1985년 사이에 약간의 냉각으로 많은 고산 빙하가 전진했지만, 1985년 이후 빙하 후퇴와 질량 손실은 더 커지고 점점 더 널리 퍼지고 있다.[22][23][24]

6. 운동

빙하는 중력과 얼음 자체의 변형 때문에 아래로 움직인다. 얼음은 분자 수준에서 층층이 쌓여 있는데, 이 층 사이의 결합은 약하다. 가해지는 힘(응력)에 비례해서 변형되는 정도가 달라질 때, 얼음은 탄성체처럼 움직인다. 30m 정도 두께가 되어야 얼음이 흐르기 시작하는데, 50m가 넘으면 위층의 힘이 층 사이의 결합 강도를 넘어서 아래층보다 빠르게 움직인다.[26] 작은 힘으로도 많은 변형이 일어나서 소성 유동이 되고 탄성 변형은 일어나지 않는다. 결국 빙하는 자체 무게로 변형되어 지형을 따라 흐른다.

빙하의 속도는 빙하 바닥과 계곡 가장자리 근처에서 가장 느리다. 이곳에서는 마찰이 가장 크게 작용하여 변형을 일으킨다. 속도는 중심선을 향해, 그리고 위쪽으로 갈수록 증가한다. 가장 빠른 속도는 표면에서 나타나며, 이는 아래 모든 층의 속도를 합한 것이다.[27][25]

얼음은 두꺼울수록 더 빠르게 흐르기 때문에, 빙하 침식 속도는 얼음 두께에 비례한다. 빙하기 이전의 낮은 지대는 깊어지고, 누나탁처럼 빙상 위로 솟은 부분은 거의 침식되지 않는다.[28]

19세기 초, 빙하가 흐른다는 증거는 있었지만, 다른 이론들도 있었다. 예를 들어, 녹은 물이 빙하 내부에서 다시 얼면서 빙하를 팽창시킨다는 이론이 있었다. 빙하가 점성 유체처럼 움직인다는 것이 밝혀지면서, '재결빙' 현상이 얼음 변형과 흐름의 원인으로 제시되었다. 제임스 포브스가 1840년대에 정확한 설명을 제시했지만, 완전히 받아들여지기까지는 수십 년이 걸렸다.[29]

6. 1. 얼음의 변형

빙하는 중력과 얼음의 내부 변형력에 의해 아래쪽으로 이동한다.[25] 분자 수준에서 얼음은 층층이 쌓인 분자로 구성되며, 층 사이의 결합은 상대적으로 약하다. 가해지는 응력에 비례하여 변형되는 양이 달라질때, 얼음은 탄성체로 작용한다. 얼음이 흐르기 시작하려면 최소 30m 두께여야 하지만, 두께가 50m를 넘으면 위층의 응력이 층간 결합 강도를 초과하여 아래층보다 더 빠르게 이동한다.[26] 즉, 소량의 응력으로도 많은 양의 변형이 발생하여 변형이 소성 유동이 되고 탄성 변형이 되지 않는다. 그러면 빙하는 자체 무게로 변형되어 지형을 따라 흐르기 시작한다. 글렌-나이 유동 법칙에 따르면, 응력과 변형률, 따라서 내부 유동 속도 사이의 관계는 다음과 같이 모델링할 수 있다.[27][25]

:

\Sigma = k \tau^n,\,



여기서:

:\Sigma\, = 전단 변형률(유동) 속도

:\tau\, = 응력

:n\, = 2~4 사이의 상수(대부분의 빙하에서는 일반적으로 3)

:k\, = 온도에 따른 상수

소성 유동의 응력-변형률 관계(청록색 부분): 응력의 작은 증가는 변형률(변형 속도와 같음)의 기하급수적으로 더 큰 증가를 초래합니다.


가장 낮은 속도는 마찰이 유동에 작용하여 가장 많은 변형을 일으키는 빙하의 기저부와 계곡 가장자리 근처에서 나타난다. 속도는 변형량이 감소함에 따라 중심선을 향하고 위쪽으로 증가한다. 가장 높은 유동 속도는 표면에서 발견되며, 아래 모든 층의 속도의 합을 나타낸다.[27][25]

19세기 초에는 빙하 흐름을 지지하는 증거가 알려졌지만, 빙하 운동에 대한 다른 이론들도 제기되었는데, 예를 들어 빙하 내부에서 다시 얼어붙는 녹은 물이 빙하를 팽창시켜 길이를 연장시킨다는 이론이 있었다. 빙하가 어느 정도 점성 유체처럼 행동한다는 것이 분명해짐에 따라, 빙하 내부의 얼음에 가해지는 압력에 의해 온도가 낮아진 상태에서 얼음의 녹고 다시 얼어붙는 현상인 "재결빙"이 얼음이 변형되고 흐르도록 하는 요인이라고 주장되었다. 제임스 포브스는 1840년대에 본질적으로 정확한 설명을 제시했지만, 완전히 받아들여지기까지는 수십 년이 걸렸다.[29]

6. 2. 빙하 흐름 속도

빙하는 중력과 얼음의 내부 변형력에 의해 아래쪽으로 이동한다. 분자 수준에서 얼음은 층층이 쌓인 분자로 구성되며, 층 사이의 결합은 상대적으로 약하다. 가해지는 응력에 비례하여 변형되는 양이 달라질때, 얼음은 탄성체로 작용한다. 얼음이 흐르기 시작하려면 최소 30m 두께여야 하지만, 두께가 50m를 넘으면 위층의 응력이 층간 결합 강도를 초과하여 아래층보다 더 빠르게 이동한다. 즉, 소량의 응력으로도 많은 양의 변형이 발생하여 변형이 소성 유동이 되고 탄성 변형이 되지 않는다. 그러면 빙하는 자체 무게로 변형되어 지형을 따라 흐르기 시작한다.

가장 낮은 속도는 마찰이 유동에 작용하여 가장 많은 변형을 일으키는 빙하의 기저부와 계곡 가장자리 근처에서 나타난다. 속도는 변형량이 감소함에 따라 중심선을 향하고 위쪽으로 증가한다. 가장 높은 유동 속도는 표면에서 발견되며, 아래 모든 층의 속도의 합을 나타낸다.

빙하의 이동 속도는 부분적으로 마찰에 의해 결정된다. 마찰 때문에 빙하 바닥의 얼음은 꼭대기의 얼음보다 더 느리게 움직인다. 알파인 빙하에서는 계곡의 측벽에서도 마찰이 발생하여 중앙보다 가장자리가 느리게 움직인다.

빙하의 평균 속도는 매우 다양하지만 일반적으로 하루에 약 1m이다. 정체된 지역에서는 나무가 지표 퇴적물 위에 자랄 수 있다. 다른 경우에는 그린란드의 야코브스하븐 빙하(Jakobshavn Isbræ)와 같이 빙하는 하루에 20m에서 30m의 속도로 움직일 수 있다. 빙하의 속도는 경사, 빙하 두께, 강설량, 종단 방향 제한, 저면 온도, 용융수 생성 및 기반암 경도와 같은 요인의 영향을 받는다.

일부 빙하는 서지라고 하는 매우 빠른 전진 시기를 갖는다. 이러한 빙하는 갑자기 가속화될 때까지 정상적인 움직임을 보인 다음 이전 움직임 상태로 돌아간다. 이러한 서지는 기저부 암반의 파괴, 빙하 기저부의 용융수 고임(어쩌면 빙상호(supraglacial lake)에서 온 것일 수도 있다) 또는 임계 "전환점"을 넘어서는 단순한 질량 축적에 의해 발생할 수 있다.

2018년 4월 발토로 빙하에서 형성된 빙상호(위)는 그 이후 여름철에 빙하의 용융과 이동을 상당히 가속화시켰다.


빙하가 연간 1km 이상 빠르게 움직이는 빙하 지역에서는 빙하 지진(glacial earthquake)이 발생한다. 이것은 규모가 6.1에 달하는 대규모 지진이다. 그린란드의 빙하 지진의 수는 매년 7월, 8월, 9월에 최고조에 달하며 1990년대와 2000년대에 급증했다. 1993년 1월부터 2005년 10월까지의 데이터를 사용한 연구에서 2002년 이후 매년 더 많은 사건이 감지되었으며, 2005년에 기록된 사건 수는 다른 어떤 해보다 두 배나 많았다.

6. 3. 균열대와 크레바스

티틀리스 빙하의 빙하균열


빙하 상부 약 50m는 낮은 압력을 받기 때문에 단단하다. 이 상부 구간은 '균열대'로 알려져 있으며, 대부분 단일체로 플라스틱처럼 흐르는 하부 구간 위를 이동한다. 빙하가 불규칙한 지형을 통과할 때 크레바스라고 하는 균열이 균열대에 발생한다. 크레바스는 빙하 속도의 차이로 인해 형성된다. 빙하의 두 개의 단단한 구간이 서로 다른 속도나 방향으로 움직이면, 전단력으로 인해 균열이 생겨 크레바스가 열린다. 크레바스는 46m를 넘는 경우는 드물지만, 어떤 경우에는 최소 300m 깊이까지 갈 수도 있다. 이 지점 아래에서는 빙하의 소성으로 인해 균열이 생기지 않는다. 교차하는 크레바스는 세락이라고 하는 빙하의 고립된 봉우리를 만들 수 있다.

엠몬스 빙하(레이니어산)의 전단 또는 헤링본 크레바스. 이러한 크레바스는 종종 기저부 또는 주변 암석과의 상호 작용이 흐름을 방해하는 빙하 가장자리 근처에서 형성된다. 이 경우, 방해 요소는 빙하의 근접 가장자리에서 어느 정도 떨어져 있는 것으로 보인다.


크레바스는 여러 가지 다른 방식으로 형성될 수 있다. 횡단 크레바스는 흐름과 수직으로 이루어지며, 가파른 경사로 인해 빙하가 가속화되는 곳에서 형성된다. 종단 크레바스는 빙하가 측면으로 확장되는 곳에서 흐름과 거의 평행하게 형성된다. 가장자리 크레바스는 계곡 벽의 마찰로 인한 속도 감소로 인해 빙하 가장자리 근처에서 형성된다. 가장자리 크레바스는 대부분 흐름과 수직이다. 이동하는 빙하 얼음은 때때로 위에 있는 정지된 얼음과 분리되어 베르크슈룬트를 형성할 수 있다. 베르크슈룬트는 크레바스와 비슷하지만 빙하 가장자리에 있는 단일 지형이다. 크레바스는 특히 부서지기 쉬운 눈다리로 가려져 있을 때 빙하를 이동하는 것을 위험하게 만든다.[30]

6. 4. 빙하 밑 과정

빙하 운동을 제어하는 대부분의 중요한 과정은 얼음-기저면 접촉면에서 발생한다. 이 접촉면의 두께는 불과 몇 미터에 불과하지만, 기저면의 온도, 거칠기 및 연약함은 기저 전단 응력을 결정하며, 이는 다시 빙하의 움직임이 퇴적물의 운동에 의해 수용될지 아니면 미끄러질 수 있을지 여부를 결정한다.[32]

높은 공극률과 낮은 간극유체압을 가진 연약한 기저면은 빙하가 퇴적물 미끄러짐에 의해 움직일 수 있도록 한다. 빙하의 바닥은 심지어 기저면에 얼어붙은 상태를 유지할 수도 있는데, 이 경우 하부 퇴적물이 치약 튜브처럼 아래로 미끄러진다. 단단한 기저면은 이러한 방식으로 변형될 수 없으므로, 단단한 기저면 빙하가 움직일 수 있는 유일한 방법은 기저 미끄러짐으로, 이때 빙하와 기저면 자체 사이에 융빙수가 형성된다.[33]



기저면이 단단한지 연약한지는 공극률과 간극압에 따라 달라진다. 공극률이 높을수록 퇴적물의 강도가 감소한다(따라서 전단 응력 τB가 증가한다).[32] 공극률은 다양한 방법을 통해 변할 수 있는데 다음과 같다.

  • 상부 빙하의 움직임은 기저면이 딜레이턴시를 겪게 할 수 있다. 그 결과 발생하는 형태 변화는 블록을 재배열한다. 이는 깔끔하게 접혀서 단단히 쌓인 옷가방 속 옷들(정돈된 상태)을 어지럽게 뒤섞인 옷들(무질서한 상태)로 재배열하는 것과 같다. 이로 인해 공극률이 증가한다. 물이 추가되지 않는 한, 간극 유체가 차지할 공간이 더 많아지므로 간극압이 감소한다.[32]
  • 압력은 하부 퇴적물의 다짐과 압밀을 유발할 수 있다.[32] 물은 비교적 압축되지 않으므로, 간극 공간이 수증기로 채워져 있을 때 더 쉽게 압축된다. 압축을 허용하려면 물을 제거해야 한다. 토양에서는 이것이 비가역적 과정이다.[32]
  • 마찰과 파쇄에 의한 퇴적물 분해는 입자의 크기를 감소시키는데, 이는 공극 공간을 감소시키는 경향이 있다. 그러나 입자의 운동은 퇴적물을 무질서하게 만들어 반대 효과를 낼 수 있다. 이러한 과정은 열을 발생시키기도 한다.[32]


기저면의 연약함은 공간적으로 또는 시간적으로 변할 수 있으며, 빙하마다 크게 달라진다. 중요한 요인은 기저 지질이며, 빙하 속도는 경사가 변할 때보다 기반암이 변할 때 더 차이가 나는 경향이 있다.[33]

또한, 기저면의 거칠기는 빙하 운동을 늦추는 역할을 할 수 있다. 기저면의 거칠기는 상부 빙하로 돌출된 바위와 장애물의 수를 측정한 것이다. 얼음은 이러한 장애물 주위를 받는 쪽의 높은 압력 아래에서 녹아서 흐른다. 그 결과 생성된 융빙수는 바람받이 쪽에 생긴 공동으로 밀려 들어가 다시 얼어붙는다.[32]

유체압(pw)은 퇴적물 응력에 영향을 미칠 뿐만 아니라 빙하와 기저면 사이의 마찰에도 영향을 미칠 수 있다. 높은 유체압은 빙하에 위쪽으로 부력을 제공하여 기저면의 마찰을 감소시킨다. 유체압은 ρgh로 주어지는 빙하 상부 하중압(pi)과 비교된다. 빠르게 흐르는 빙하류 아래에서는 이 두 압력이 거의 같으며, 유효압력(pi – pw)은 30kPa이다. 즉, 빙하의 무게 전체가 하부 물에 의해 지탱되며 빙하는 물에 떠 있다.[32]

6. 5. 기저 융해와 미끄러짐

빙하는 기저 미끄럼(basal sliding)에 의해 이동할 수 있다. 이는 빙하 기저부가 액체 상태의 물에 의해 윤활(lubrication)되어, 기저 전단 응력(shear stress)이 감소하고 빙하가 놓여 있는 지형 위로 미끄러지는 현상이다. 융빙수(meltwater)는 압력에 의한 융해, 마찰 또는 지열(geothermal heat)에 의해 생성될 수 있다. 빙하 표면에서의 융해량이 변동이 심할수록 얼음의 유동 속도가 빨라진다. 기저 미끄럼은 온대성 또는 따뜻한 기저를 가진 빙하에서 주로 나타난다.[34]

빙하 단면. 녹는점으로 인해 빙하의 기저부가 더 투명하게 보인다.


빙하의 구동 응력(τD)과 기저 전단 응력(τB), 그리고 전단 응력(τF)은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

  • τD = ρgh sin α
  • τD: 구동 응력(driving stress)
  • α: 빙하 표면의 경사각 (라디안)
[32]

  • τB: 기저 전단 응력(basal shear stress). 암반 온도와 연성에 따라 달라진다.[32]
  • τF: 전단 응력. τB와 τD 중 더 작은 값이며, 소성 유동(plastic flow)의 속도를 제어한다.


기저 융빙수의 존재는 암반 온도 등 여러 요인에 영향을 받는다. 물의 융점은 압력 하에서 감소하므로, 더 두꺼운 빙하 아래에서는 더 낮은 온도에서 물이 녹는다.[32] 더 두꺼운 빙하는 열전도율이 낮기 때문에 기저 온도 또한 더 높을 가능성이 높다.[33]

암반 온도는 주기적으로 변하는 경향이 있다. 차가운 암반은 강도가 높아 빙하의 속도를 늦추는데, 이는 새로 내린 눈이 운반되지 않아 축적 속도가 증가함을 의미한다. 결과적으로 빙하는 두꺼워지며, 다음 세 가지 결과를 초래한다.

1. 암반 단열 효과 증가로 지열 보존 증가[32]

2. 압력 증가로 인한 융해 촉진

3. τD (구동 응력) 증가

이러한 요인들은 복합적으로 작용하여 빙하의 속도를 높인다. 마찰은 속도의 제곱에 따라 증가하므로, 더 빠른 운동은 마찰열을 크게 증가시켜 융해를 초래한다. 이는 양의 피드백을 일으켜 얼음의 속도를 더욱 빠르게 가속하며, 남극 서부 빙하는 연간 최대 1km의 속도에 도달하기도 한다.[32]

빙하는 축적이 운반을 따라잡을 수 없을 만큼 빠르게 급증하다가 얇아진다. 이로 인해 전도성 열 손실이 증가하여 빙하가 늦춰지고 동결이 일어난다. 동결은 빙하를 더욱 늦추어 정지 상태에 이르게 하며, 이후 주기가 다시 시작될 수 있다.[33]

보스토크 호(Lake Vostok), 남극 동부 빙상 아래에 있는 주요 빙저호의 위치와 도식.


빙하 표면 아래 물의 흐름은 빙하 자체의 운동에 큰 영향을 줄 수 있다. 빙저호는 다량의 물을 포함하며 빠르게 이동할 수 있는데, 수 킬로미터³의 물이 몇 년 만에 호수 사이로 이동하기도 한다.[35] 이러한 물의 이동 방식은 다음 두 가지로 추정된다.

  • 관류(pipe flow): 빙하하천과 같은 관 모양 통로를 통한 액체 상태 물의 이동
  • 판상류(sheet flow): 얇은 층 형태의 물의 이동


두 유동 상태 간 전환은 급증 행동과 관련 있을 수 있다. 실제로 캄 빙하류(Kamb ice stream)의 얼음 이동 중단은 빙하하부 물 공급 감소와 관련이 있다.[35] 빙하하부 물의 운동은 빙상 표면 지형에 영향을 주는데, 이는 비워진 빙하하부 호수로 인해 표면이 처지는 현상으로 나타난다.[35]

6. 6. 속도

빙하의 이동 속도는 부분적으로 마찰에 의해 결정된다. 마찰 때문에 빙하 바닥의 얼음은 꼭대기의 얼음보다 더 느리게 움직인다. 알파인 빙하에서는 계곡의 측벽에서도 마찰이 발생하여 중앙보다 가장자리가 느리게 움직인다.

빙하의 평균 속도는 매우 다양하지만 일반적으로 하루에 약 1m이다.[37] 정체된 지역, 예를 들어 알래스카 일부 지역에서는 나무가 지표 퇴적물 위에 자랄 수 있다. 다른 경우에는 그린란드의 야코브스하븐 빙하(Jakobshavn Isbræ)와 같이 빙하는 하루에 20m에서 30m의 속도로 움직일 수 있다. 빙하의 속도는 경사, 빙하 두께, 강설량, 종단 방향 제한, 저면 온도, 용융수 생성 및 기반암 경도와 같은 요인의 영향을 받는다.

일부 빙하는 서지라고 하는 매우 빠른 전진의 시기를 갖는다. 이러한 빙하는 갑자기 가속화될 때까지 정상적인 움직임을 보인 다음 이전 움직임 상태로 돌아간다.[38] 이러한 서지는 기저부 암반의 파괴, 빙하 기저부의 용융수 고임[39] — 어쩌면 빙상호에서 온 것일 수도 있다 — 또는 임계 "전환점"을 넘어서는 단순한 질량 축적에 의해 발생할 수 있다.[40] 온도 상승 또는 상층 압력으로 인해 빙하 바닥의 얼음이 녹고 물이 빙하 아래에 축적될 때 하루에 최대 약 91.44m의 일시적인 속도가 발생했다.

빙하가 연간 1km 이상 빠르게 움직이는 빙하 지역에서는 빙하 지진이 발생한다. 이것은 규모가 6.1에 달하는 대규모 지진이다.[41][42] 그린란드의 빙하 지진의 수는 매년 7월, 8월, 9월에 최고조에 달하며 1990년대와 2000년대에 급증했다. 1993년 1월부터 2005년 10월까지의 데이터를 사용한 연구에서 2002년 이후 매년 더 많은 사건이 감지되었으며, 2005년에 기록된 사건 수는 다른 어떤 해보다 두 배나 많았다.[42]

6. 7. 오자이브

포브스 띠 또는 오지브([43])는 빙하 표면에 나타나는 어둡고 밝은 얼음띠로, 파동형 능선과 골짜기가 교대로 나타난다. 이는 빙하의 계절적 이동과 관련이 있으며, 어두운 띠 하나와 밝은 띠 하나의 너비는 일반적으로 빙하의 연간 이동 거리와 같다. 오지브는 빙하 폭포에서 온 얼음이 심하게 부서져 여름철에 융빙 표면적이 증가할 때 형성된다. 이로 인해 곡저와 겨울철 눈이 축적될 공간이 생기고, 이는 다시 능선을 만든다.[44] 때로는 오지브가 파동이나 색띠로만 구성되어 파동형 오지브 또는 띠형 오지브로 묘사되기도 한다.[45]

프랑스 메르드글라스 빙하의 포브스 띠

7. 지리적 분포

빙하는 지구에서 가장 큰 민물 저장소이며, 바다 다음으로 많은 물을 포함하고 있다. 빙하는 넓은 극권 지역을 덮고 있지만, 열대 지방에서는 매우 높은 산에만 제한적으로 분포한다.

최근에는 지구 온난화의 영향으로 빙하의 면적과 두께가 감소하는 빙하 융해 현상이 심각한 문제로 대두되고 있다.

7. 1. 주요 분포 지역

빙하는 남극 대륙을 제외한 모든 대륙과 약 50개국에 존재하며, 광대한 빙하는 남극 대륙, 아르헨티나, 칠레, 캐나다, 파키스탄,[46] 알래스카, 그린란드, 아이슬란드에서 발견된다. 산악 빙하는 특히 안데스 산맥, 히말라야 산맥, 로키 산맥, 카프카스 산맥, 스칸디나비아 산맥, 알프스 산맥에 널리 분포되어 있다. 불가리아의 피린 산맥에 있는 스네즈니카 빙하(Snezhnika)는 유럽에서 가장 남쪽에 있는 빙하이다.[47]

아르헨티나 아콩카과 산(Aconcagua) 근처의 검은 얼음 빙하.


오스트레일리아 본토에는 현재 빙하가 없지만, 마지막 빙하기에는 코시어스코 산(Mount Kosciuszko)에 작은 빙하가 있었다.[48] 뉴기니에서는 자야 산(Puncak Jaya)에 작고 빠르게 감소하는 빙하가 있다.[49] 아프리카에는 탄자니아의 킬리만자로 산(Mount Kilimanjaro), 케냐 산(Mount Kenya) 및 루웬조리 산맥(Rwenzori Mountains)에 빙하가 있다.

빙하가 있는 해양 섬으로는 아이슬란드, 노르웨이 해안의 여러 섬(극북의 스발바르(Svalbard)과 얀마옌(Jan Mayen) 포함), 뉴질랜드, 마리온 섬(Marion Island), 허드 섬(Heard Island), 그랑드테르(Grande Terre, Kerguelen), 부베 섬(Bouvet Island) 등의 아남극 섬이 있다. 제4기 빙하기 동안 타이완, 마우나케아(Mauna Kea)[50]의 하와이섬(Hawaii (island)), 테네리페섬(Tenerife)에도 큰 고산 빙하가 있었고, 페로 제도(Faroe Islands)와 크로제 제도(Crozet Islands)[51]는 완전히 빙하로 뒤덮여 있었다.

뉴질랜드의 폭스 빙하(Fox Glacier)는 열대우림 근처에서 끝난다.


빙하 형성에 필요한 영구적 눈 덮개는 지형의 경사, 강설량, 바람과 같은 요인의 영향을 받는다. 빙하는 적도 북쪽 및 남쪽 20°~27°를 제외한 모든 위도에서 발견될 수 있다. 그러나 북위 19˚와 남위 19˚ 사이에서는 강수량이 더 많고, 5000m 이상의 산에는 일반적으로 영구적인 눈이 있다.

높은 위도에서도 빙하 형성이 불가피한 것은 아니다. 뱅크스 섬(Banks Island)과 같은 북극 지역과 남극의 맥머도 건조계곡(McMurdo Dry Valleys)은 매우 추운 날씨에도 불구하고 강설량이 적어 빙하가 형성될 수 없는 극지 사막으로 간주된다. 제4기 빙하기 동안에도, 비록 극도로 추웠지만, 만주, 저지대 시베리아,[52] 그리고 알래스카 내륙(Alaska Interior)과 알래스카 북부(northern Alaska)[53]는 강설량이 적어 빙하가 형성될 수 없었다.[54][55]

건조하고 빙하가 없는 극지방 외에도 볼리비아, 칠레, 아르헨티나의 일부 산과 화산은 고도가 높고 추우나, 상대적으로 강수량이 부족하여 눈이 빙하로 축적되지 않는다.

발달 지역에 따라 빙하는 산악 지대에 형성되는 산악 빙하와 남극 대륙과 그린란드의 광대한 면적을 덮는 대륙 빙하의 두 가지 형태가 있다.

산악 빙하의 온도는 일 년 내내 표면에서 저면까지 얼음의 녹는점 부근에 있는 것으로 알려져 있다. 반면, 극지방의 빙하는 물의 승화 냉각으로 인해 항상 영하이며 녹지 않는다.

빙하 중 가장 규모가 작은 것은 산악 지대의 골짜기에 존재하는 곡빙하(valley glaciers)이며, 일본에 현존하는 빙하는 모두 이 곡빙하이다. 빙모에서 흘러나오는 유출 빙하(outlet glaciers)는 약간 더 큰 규모이다. 빙모는 산 정상에 있는 눈 덩어리로, 산맥이나 활동하지 않는 화산 위에 존재한다. 극관이나 거대한 산맥의 빙모에서 형성된 유출 빙하는 바다에까지 도달하는 경우가 있다.

빙하 중 가장 규모가 큰 것은 빙상이며, 현재는 남극 대륙과 그린란드에만 존재한다. 그린란드의 빙상이 녹으면 6m, 남극의 빙상이 녹으면 65m 해수면이 상승한다고 할 정도로 엄청난 수분이 얼음으로 축적되어 있다.
빙원은 빙상과 비슷하지만, 두께와 면적이 작다. 대륙 빙하는 고도가 높은 평원에 존재하며, 아이슬란드, 북극해의 섬들, 브리티시컬럼비아주 남부의 북태평양 산맥에서 알래스카에 이르는 지역 등에 존재한다.

칼빙 빙하(calving glacier)는 끝이 바다 또는 호수로 흘러드는 빙하로, 빙산 분리(칼빙) 과정을 통해 빙산을 형성한다. 알래스카에서 가장 긴 칼빙 빙하인 허버드 빙하(:en:Hubbard Glacier)는 10km에 걸쳐 바다에 면해 있다.

과거 일본에는 빙하가 존재하지 않는다고 여겨졌으나, 1999년에 다테야마 내조스 카르 안에 영구 동토가 발견되었다는 보고가 있었고,[74] 수년간의 조사를 거쳐 유동[75] 및 유지가 확인[76]되었다. 2012년 4월 일본 설빙학회는 겐가쿠의 미노마도 설계와 코마도 설계, 다테야마의 고젠자와 설계에 빙하가 현존할 가능성을 보고했다.[77] 이후 2012년 6월 각각 "미노마도 빙하", "코마도 빙하", "고젠자와 빙하"라는 명칭으로 사용하는 것에 동의했다.[78]

2018년 1월에는 나가노현과 도야마현에 걸쳐 있는 북알프스(히다 산맥)의 일부인 가시마가라가타케의 카쿠네사토 설계가 빙하라는 것이 확정되었다. 카쿠네사토 설계는 일본에서 4번째로 확인된 빙하가 되었다.[80] 2019년에 빙하로 확인된 가라마쓰다케의 가라마쓰자와 설계를 포함하면, 2019년 시점에서 일본 국내 빙하는 최대 7곳이다.[82]

7. 2. 특이 분포 지역



빙하는 남극 대륙을 제외한 모든 대륙과 약 50개국에 존재하며, 멀리 떨어진 아남극 도서 지역에만 빙하가 있는 국가(오스트레일리아, 남아프리카 공화국)는 제외된다. 광대한 빙하는 남극 대륙, 아르헨티나, 칠레, 캐나다, 파키스탄,[46] 알래스카, 그린란드, 아이슬란드에서 발견된다. 산악 빙하는 특히 안데스 산맥, 히말라야 산맥, 로키 산맥, 카프카스 산맥, 스칸디나비아 산맥, 알프스 산맥에 널리 분포되어 있다. 불가리아의 피린 산맥에 있는 스네즈니카 빙하(Snezhnika)는 북위 41°46′09″에 위치하여 유럽에서 가장 남쪽에 있는 빙하 질량이다.[47] 오스트레일리아 본토에는 현재 빙하가 없지만, 마지막 빙하기에는 코시어스코 산(Mount Kosciuszko)에 작은 빙하가 있었다.[48] 뉴기니에서는 자야 산(Puncak Jaya)에 작고 빠르게 감소하는 빙하가 있다.[49] 아프리카에는 탄자니아의 킬리만자로 산(Mount Kilimanjaro), 케냐 산(Mount Kenya) 및 루웬조리 산맥(Rwenzori Mountains)에 빙하가 있다. 빙하가 있는 해양 섬으로는 아이슬란드, 노르웨이 해안의 여러 섬(극북의 스발바르(Svalbard)과 얀마옌(Jan Mayen) 포함), 뉴질랜드, 마리온 섬(Marion Island), 허드 섬(Heard Island), 그랑드테르(Kerguelen), 부베 섬(Bouvet Island) 등의 아남극 섬이 있다. 제4기 빙하기 동안 타이완, 마우나케아(Mauna Kea)[50]의 하와이섬(Hawaii (island)), 테네리페섬(Tenerife)에도 큰 고산 빙하가 있었고, 페로 제도(Faroe Islands)와 크로제 제도(Crozet Islands)[51]는 완전히 빙하로 뒤덮여 있었다.

높은 위도에서도 빙하 형성이 불가피한 것은 아니다. 뱅크스 섬(Banks Island)과 같은 북극 지역과 남극의 맥머도 건조계곡(McMurdo Dry Valleys)은 매우 추운 날씨에도 불구하고 강설량이 적어 빙하가 형성될 수 없는 극지 사막으로 간주된다. 따뜻한 공기와 달리 차가운 공기는 많은 수증기를 운반할 수 없다. 제4기 빙하기 동안에도, 비록 극도로 추웠지만, 만주, 저지대 시베리아,[52] 그리고 알래스카 내륙(Alaska Interior)과 알래스카 북부(northern Alaska)[53]는 강설량이 적어 빙하가 형성될 수 없었다.[54][55]

건조하고 빙하가 없는 극지방 외에도 볼리비아, 칠레, 아르헨티나의 일부 산과 화산은 고도가 높고 추우나, 상대적으로 강수량이 부족하여 눈이 빙하로 축적되지 않는다. 이는 이러한 봉우리가 초건조 아타카마 사막(Atacama Desert) 근처 또는 그 안에 위치하기 때문이다.

과거 일본에는 빙하가 존재하지 않는다고 여겨졌으나, 1999년에 다테야마 내조스 카르 안에 영구 동토가 발견되었다는 보고가 있었고,[74] 수년간의 조사를 거쳐 유동[75] 및 유지가 확인됨[76]으로써 2012년 4월 일본 설빙학회가 겐가쿠의 미노마도 설계와 코마도 설계, 다테야마의 고젠자와 설계에 빙하가 현존할 가능성을 보고했다.[77] 이후 2012년 6월 각각 "미노마도 빙하", "코마도 빙하", "고젠자와 빙하"라는 명칭으로 사용하는 것에 동의했다.[78] 이에 따라, 캄차카 반도로 여겨졌던 극동 빙하의 남쪽 한계는 일본 도야마현 다테야마 연봉이 되었다.

2018년 1월에는 나가노현과 도야마현에 걸쳐 있는 북알프스(히다 산맥)의 일부인 가시마가라가타케의 카쿠네사토 설계(나가노현 오마치시)가 빙하라는 것이 현지 조사 결과를 정리한 논문이 여러 연구자의 심사를 거쳐 학회지 ‘지리학평론’(2018년 1월호)[79]에 게재됨으로써 확정되었다. 카쿠네사토 설계는 일본에서 4번째로 확인된 빙하가 되었다.[80] 이 논문을 정리한 조사단은 도야마현 카미이치정에 위치한 겐가쿠의 이케노타니 설계와 다테야마정에 있는 다테야마 내조스 설계도 빙하로 판단하고 있으며,[81] 2019년에 빙하로 확인된 가라마쓰다케의 가라마쓰자와 설계(나가노현 하쿠바촌)도 포함하면, 2019년 시점에서 일본 국내 빙하는 최대 7곳이 된다.[82]

7. 3. 빙하 형성 조건

빙하 형성에 필요한 영구적인 눈 덮개는 지형의 경사, 강설량, 바람과 같은 요인의 영향을 받는다. 빙하는 적도를 기준으로 북쪽 및 남쪽 20°~27°를 제외한 모든 위도에서 발견될 수 있다. 이 지역에서는 해들리 순환의 하강 기류로 인해 강수량이 매우 적고, 높은 일사량으로 인해 설선이 6500m 이상에 달하기 때문이다. 그러나 북위 19˚와 남위 19˚ 사이에서는 강수량이 더 많고, 5000m 이상의 산에는 일반적으로 영구적인 눈이 존재한다.[49]

높은 위도에서도 빙하 형성이 항상 가능한 것은 아니다. 뱅크스 섬(Banks Island)과 같은 북극 지역과 남극의 맥머도 건조계곡(McMurdo Dry Valleys)은 매우 추운 날씨에도 불구하고 강설량이 적어 빙하가 형성될 수 없는 극지 사막으로 간주된다. 차가운 공기는 따뜻한 공기와 달리 많은 수증기를 운반할 수 없기 때문이다. 제4기 빙하기 동안에도, 비록 극도로 추웠지만, 만주, 저지대 시베리아,[52] 알래스카 내륙(Alaska Interior)과 알래스카 북부(northern Alaska)[53]는 강설량이 적어 빙하가 형성될 수 없었다.[54][55]

건조하고 빙하가 없는 극지방 외에도 볼리비아, 칠레, 아르헨티나의 일부 산과 화산은 고도가 높고 추우나, 상대적으로 강수량이 부족하여 눈이 빙하로 축적되지 않는다. 이는 이러한 봉우리가 초건조 아타카마 사막(Atacama Desert) 근처 또는 그 안에 위치하기 때문이다.

7. 4. 건조/빙하 없는 극지방

높은 위도에서도 빙하 형성이 항상 가능한 것은 아니다. 뱅크스 섬(Banks Island)과 같은 북극 지역과 남극의 맥머도 건조계곡(McMurdo Dry Valleys)은 매우 추운 날씨에도 불구하고 강설량이 적어 빙하가 형성될 수 없는 극지 사막으로 간주된다. 차가운 공기는 따뜻한 공기와 달리 많은 수증기를 운반할 수 없기 때문이다. 제4기 빙하기 동안에도 만주, 저지대 시베리아,[52] 알래스카 내륙(Alaska Interior)과 알래스카 북부(northern Alaska)[53]는 강설량이 적어 빙하가 형성될 수 없었다.[54][55]

건조하고 빙하가 없는 극지방 외에도 볼리비아, 칠레, 아르헨티나의 일부 산과 화산은 4500m에서 6900m에 이르는 높은 고도와 추운 날씨에도 불구하고, 강수량이 상대적으로 부족하여 눈이 빙하로 축적되지 않는다. 이는 이러한 봉우리들이 초건조 아타카마 사막(Atacama Desert) 근처 또는 그 안에 위치하기 때문이다.

8. 빙하 지형

빙하는 뽑힘과 마식이라는 두 가지 과정을 통해 지형을 침식시킨다.[56] 뽑힘은 빙하가 기반암 틈새로 스며든 물이 얼면서 암석 조각을 들어 올리는 현상이고, 마식은 빙하와 그 안에 섞인 암석 조각들이 기반암 위를 미끄러지면서 사포처럼 갈아내는 현상이다. 마식은 빙하 긁힘 자국을 남겨 빙하 이동 방향을 알 수 있게 한다.[56]

빙하 침식 속도는 빙하 이동 속도, 빙하 두께, 빙하 하부에 포함된 암석 파편의 모양, 풍부함 및 경도, 빙하 아래 표면의 상대적인 침식 용이성, 빙하 기저의 열 조건, 빙하 기저의 투수성 및 수압 등 여섯 가지 요인에 의해 결정된다.[56] 기반암에 균열이 많으면 뽑힘이, 균열 간격이 넓으면 마식이 주로 일어난다. 저위도 빙하는 융빙수가 많아 퇴적물 생성과 수송을 촉진하므로 고위도 빙하보다 침식력이 강하다.[57]

빙하에 의해 운반된 물질은 크게 빙퇴석과 하천 및 빙하 퇴적물 두 가지로 나뉜다. 빙하 표석은 빙퇴석에 섞여 있거나 표면에 퇴적된 큰 암석 조각으로, 원래 있던 곳과 다른 종류의 암석일 수 있어 과거 빙하의 이동 경로를 알려준다.

빙하 침식은 V자형 계곡을 U자형 빙하 계곡으로 변화시킨다.[58] 빙하 계곡 내에는 연못 계열 호가 형성될 수 있으며, 큰 수역과 만나면 피오르가 된다. 지류 빙하의 계곡은 주 빙하 계곡보다 높은 곳에 위치하여 현수곡을 형성한다.

카르는 계곡 빙하 시작 부분에 있는 그릇 모양 지형으로, 여러 카르가 만나면 아레테(좁은 능선)나 뿔(뾰족한 봉우리)을 형성한다. 빙하가 기반암 지역을 지나면 로슈 무통네라는 언덕 모양 지형을 만들기도 한다.[59] 로슈 무통네는 빙하 상류 쪽은 완만하고 하류 쪽은 가파른 비대칭적인 모양을 가진다.

빙하 뽑힘과 마식 과정


마리에함, 올란드 근처의 빙하에 의해 뽑힌 화강암 기반암


빙하 지형의 특징

8. 1. 침식 지형

빙하는 주로 뽑힘과 마식이라는 두 가지 과정을 통해 지형을 침식시킨다.[56]

  • '''뽑힘(plucking)''': 빙하가 기반암 위를 흐르면서 암석 조각들을 들어 올려 빙하 속으로 끌어들이는 현상이다. 빙하 밑의 물이 기반암 틈새로 스며들어 얼면서 팽창하는데, 이때 얼음이 지렛대 역할을 하여 암석을 느슨하게 만든다.
  • '''마식(abrasion)''': 빙하와 그 안에 섞인 암석 조각들이 기반암 위를 미끄러지면서 사포처럼 기반암을 갈아내는 현상이다. 이 과정에서 생기는 고운 암석 가루를 암석 가루라고 한다. 마식은 빙하 긁힘 자국을 남기는데, 이를 통해 빙하 이동 방향을 알 수 있다. 긁힘 자국과 비슷한 챗터 마크는 빙하 속 암석이 기반암에 걸렸다 풀리기를 반복하며 만들어진다.


빙하 침식 속도는 다음 여섯 가지 요인에 의해 결정된다.[56]

  • 빙하 이동 속도
  • 빙하 두께
  • 빙하 하부에 포함된 암석 파편의 모양, 풍부함 및 경도
  • 빙하 아래 표면의 상대적인 침식 용이성
  • 빙하 기저의 열 조건
  • 빙하 기저의 투수성 및 수압


기반암에 균열이 많으면 뽑힘이, 균열 간격이 넓으면 마식이 주로 일어난다. 저위도 빙하는 고위도 빙하보다 침식력이 강한데, 이는 융빙수가 많아 퇴적물 생성과 수송을 촉진하기 때문이다.[57]

빙하에 의해 운반된 물질은 크게 두 가지로 나뉜다.

  • '''빙퇴석''': 빙하 얼음에서 직접 퇴적된 물질로, 크기가 다양하고 분류되지 않은 혼합물이다.
  • '''하천 및 빙하 퇴적물''': 물에 의해 퇴적된 물질로, 크기별로 층을 이룬다.


빙하 표석은 빙퇴석에 섞여 있거나 표면에 퇴적된 큰 암석 조각으로, 원래 있던 곳과 다른 종류의 암석일 수 있어 과거 빙하의 이동 경로를 알려준다.

빙하 침식은 V자형 계곡을 U자형 빙하 계곡으로 변화시킨다.[58] 빙하 계곡 내에는 연못 계열 호가 형성될 수 있으며, 큰 수역과 만나면 피오르가 된다. 지류 빙하의 계곡은 주 빙하 계곡보다 높은 곳에 위치하여 현수곡을 형성한다.

카르는 계곡 빙하 시작 부분에 있는 그릇 모양 지형으로, 여러 카르가 만나면 아레테(좁은 능선)나 뿔(뾰족한 봉우리)을 형성한다. 빙하가 기반암 지역을 지나면 로슈 무통네라는 언덕 모양 지형을 만들기도 한다.[59] 로슈 무통네는 빙하 상류 쪽은 완만하고 하류 쪽은 가파른 비대칭적인 모양을 가진다.

8. 2. 퇴적 지형

캐나다 앨버타주 루이스 호수(Lake Louise (Alberta)) 위의 빙하 퇴석


빙하 퇴석은 빙하로부터 물질이 퇴적되어 형성되며, 빙하가 후퇴한 후 노출된다. 퇴석은 보통 선형의 언덕 모양으로 나타나며, 미세한 분말 물질의 기질 내에 암석, 자갈, 바위가 섞인 비선별적인 혼합물인 빙퇴석으로 구성된다. 말단 퇴석(종퇴석)은 빙하의 발치나 말단부에 형성된다. 측퇴석은 빙하의 측면에 형성된다. 중앙 퇴석은 두 개의 서로 다른 빙하가 합쳐지고 각 빙하의 측퇴석이 합쳐져 결합된 빙하의 중앙에 퇴석을 형성할 때 생성된다. 덜 명확하게 나타나는 것은 기저 퇴석(빙하 표류물이라고도 함)이며, 이는 종종 균형선 아래쪽 빙하 아래의 표면을 덮는다.

"퇴석(moraine)"이라는 용어는 프랑스어에서 유래했다. 프랑스 알프스의 빙하 가장자리 근처에서 발견되는 충적제방과 가장자리를 설명하기 위해 농민들이 만든 용어이다. 현대 지질학에서는 이 용어가 더 광범위하게 사용되며, 모두 빙퇴석으로 구성된 일련의 지형에 적용된다. 퇴석은 또한 퇴석 댐 호수를 만들 수도 있다.[1]

위스콘신주 호리콘 습지 주변의 드럼린. 세계에서 드럼린 밀도가 가장 높은 지역 중 하나이다. 다양한 언덕의 방향은 로렌타이드 빙상의 곡선 경로를 보여준다.


드럼린(drumlin)은 주로 빙퇴석으로 이루어진 비대칭적인 카누 모양의 언덕이다. 높이는 15~50미터이며 길이는 1킬로미터에 달할 수 있다. 언덕의 가장 가파른 쪽은 빙하가 진행된 방향(stoss)을 향하고, 더 긴 경사면은 빙하의 이동 방향(lee)으로 남는다. 드럼린은 드럼린 구릉지대(drumlin field) 또는 드럼린 군집(drumlin camps)이라고 불리는 무리로 발견된다. 이러한 구릉지대 중 하나는 뉴욕주 로체스터 동쪽에 있으며, 약 1만 개의 드럼린이 있는 것으로 추정된다. 드럼린을 형성하는 과정은 완전히 이해되지 않았지만, 그 모양은 그것들이 고대 빙하의 소성 변형대의 산물임을 시사한다. 많은 드럼린은 빙하가 이전 빙하의 퇴적물 위로 진행하여 변형시켰을 때 형성된 것으로 여겨진다.[1]

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빙하의 크기가 임계점 이하로 줄어들면 흐름이 멈추고 정지 상태가 된다. 한편, 빙하 내부와 아래의 빙하 녹은 물은 층상의 충적층을 남긴다. 기둥, 계단, 무리와 같은 형태의 이러한 퇴적물은 빙하가 녹은 후에도 남아 있으며 "빙하 퇴적물"로 알려져 있다. 언덕이나 언덕 모양을 한 빙하 퇴적물을 카메(kame)라고 한다. 일부 카메는 빙하 내부의 개구부를 통해 녹은 물이 퇴적물을 퇴적할 때 형성된다. 다른 것들은 녹은 물에 의해 만들어진 선상지 또는 삼각주에 의해 생성된다. 빙하가 계곡을 차지하면 계곡의 측면을 따라 계단이나 카메를 형성할 수 있다. 길고 구불구불한 빙하 퇴적물을 에스커(esker)라고 한다. 에스커는 빙하 내부 또는 아래의 얼음 터널을 통해 흘렀던 녹은 물 개울에 의해 퇴적된 모래와 자갈로 구성되어 있다. 이들은 빙하가 녹은 후에도 남아 있으며, 높이는 100미터를 초과하고 길이는 100km에 달할 수 있다.[1]

8. 3. 모레인(Moraine)



빙하 퇴석(모레인)은 빙하로부터 물질이 퇴적되어 형성되며, 빙하가 후퇴한 후 노출된다. 퇴석은 보통 선형의 언덕 모양으로 나타나며, 미세한 분말 물질의 기질 내에 암석, 자갈, 바위가 섞인 비선별적인 혼합물인 빙퇴석으로 구성된다. 말단 퇴석(종퇴석)은 빙하의 발치나 말단부에 형성된다. 측퇴석은 빙하의 측면에 형성된다. 중앙 퇴석은 두 개의 서로 다른 빙하가 합쳐지고 각 빙하의 측퇴석이 합쳐져 결합된 빙하의 중앙에 퇴석을 형성할 때 생성된다. 덜 명확하게 나타나는 것은 기저 퇴석(빙하 표류물)이며, 이는 종종 균형선 아래쪽 빙하 아래의 표면을 덮는다. "퇴석(moraine)"이라는 용어는 프랑스어에서 유래했다. 프랑스 알프스의 빙하 가장자리 근처에서 발견되는 충적제방과 가장자리를 설명하기 위해 농민들이 만든 용어이다. 현대 지질학에서는 이 용어가 더 광범위하게 사용되며, 모두 빙퇴석으로 구성된 일련의 지형에 적용된다. 퇴석은 퇴석 댐 호수를 만들 수도 있다.

8. 4. 드럼린(Drumlin)



드럼린은 주로 빙퇴석으로 이루어진 비대칭적인 카누 모양의 언덕이다. 높이는 15~50미터이며 길이는 1킬로미터에 달할 수 있다. 언덕의 가장 가파른 쪽은 빙하가 진행된 방향(stoss)을 향하고, 더 긴 경사면은 빙하의 이동 방향(lee)으로 남는다. 드럼린은 드럼린 구릉지대 또는 드럼린 군집이라고 불리는 무리로 발견된다. 이러한 구릉지대 중 하나는 뉴욕주 로체스터 동쪽에 있으며, 약 1만 개의 드럼린이 있는 것으로 추정된다. 드럼린을 형성하는 과정은 완전히 이해되지 않았지만, 그 모양은 그것들이 고대 빙하의 소성 변형대의 산물임을 시사한다. 많은 드럼린은 빙하가 이전 빙하의 퇴적물 위로 진행하여 변형시켰을 때 형성된 것으로 여겨진다.

8. 5. 빙하 계곡, 권곡, 아레테, 피라미드형 봉우리



빙하기 이전의 산악 계곡은 물의 침식 작용으로 인해 V자 모양을 띤다. 빙하기 동안 이러한 계곡은 종종 넓어지고 깊어지며 매끄럽게 다듬어져 U자 모양의 빙하 계곡(빙하 곡)을 형성한다.[58] 빙하 계곡을 만드는 침식 작용은 이전에 계곡을 가로질러 뻗어 있던 암석이나 토양의 돌출부를 잘라내어 절단된 능선이라고 불리는 넓고 삼각형 모양의 절벽을 만든다. 빙하 계곡 안에는 빙하의 뽑힘(plucking)과 마찰(abrasion)로 인해 만들어진 함몰 지형이 호수로 채워지는데, 이를 연못 계열 호라고 한다. 빙하 계곡이 큰 수역과 만나면 피오르를 형성한다.

일반적으로 빙하는 더 작은 지류보다 계곡을 더 깊게 파낸다. 따라서 빙하가 후퇴하면 지류 빙하의 계곡은 주 빙하의 함몰 지형보다 높이 남아 있으며, 이를 현수곡이라고 한다.

전형적인 계곡 빙하의 시작 부분에는 그릇 모양의 카르가 있는데, 세 방향은 가파른 벽으로 둘러싸여 있지만 계곡으로 내려가는 쪽은 열려 있다. 카르는 빙하가 축적되기 시작하는 곳이다. 두 개의 빙하 카르가 등을 맞대고 형성되어 후벽을 침식하면 아레테라고 하는 좁은 능선만 남게 된다. 이 구조는 산악 관문이 될 수 있다. 여러 개의 카르가 하나의 산을 둘러싸면 뾰족한 피라미드형 봉우리를 만들어내는데, 특히 가파른 것을 뿔이라고 한다.

8. 6. 로슈 무토네(Roche moutonnée)

빙하가 기반암 지역을 지날 때, 암석은 "양 등(sheepback)" 암석이라고도 불리는 로슈 무통네라는 언덕 모양으로 조각될 수 있다. 로슈 무통네는 길쭉하고 둥글며 비대칭적인 모양일 수 있다. 그 길이는 1미터 미만에서 수백 미터에 이른다.[59] 로슈 무통네는 빙하 상류 쪽은 완만한 경사를, 하류 쪽은 가파르거나 수직적인 면을 가지고 있다. 빙하는 상류 쪽의 매끄러운 경사면을 따라 흐르면서 마모시키지만, 하류 쪽에서는 암석 파편을 떼어내어 플러킹(plucking)을 통해 운반해 간다.

8. 7. 충적층

빙하의 융빙대에서 흘러나오는 물은 미세한 침식 퇴적물을 운반한다. 물의 속도가 느려짐에 따라 부유 물질을 운반할 수 있는 능력도 감소한다. 따라서 물은 흐르면서 점차 퇴적물을 퇴적하여 충적평야를 형성한다. 이러한 현상이 계곡에서 발생하면 ''계곡열차(valley train)''라고 하며, 하구에서 일어나면 만 퇴적물이라고 한다. 충적평야와 계곡열차에는 일반적으로 케틀이라고 알려진 분지가 동반된다. 케틀은 충적층에 갇힌 큰 얼음 덩어리가 녹아 물로 채워진 움푹 들어간 곳이 형성된 작은 호수이다. 케틀의 직경은 5m에서 13km까지 다양하며, 깊이는 최대 45m이다. 대부분은 원형인데, 이는 케틀을 형성한 얼음 덩어리가 녹으면서 둥글게 되었기 때문이다.[60]

8. 8. 빙하 퇴적물



빙하의 크기가 임계점 이하로 줄어들면 흐름이 멈추고 정지 상태가 된다. 한편, 빙하 내부와 아래의 빙하 녹은 물은 층상의 충적층을 남긴다. 기둥, 계단, 무리와 같은 형태의 이러한 퇴적물은 빙하가 녹은 후에도 남아 있으며 "빙하 퇴적물"로 알려져 있다. 언덕이나 언덕 모양을 한 빙하 퇴적물을 카메라고 한다. 일부 카메는 빙하 내부의 개구부를 통해 녹은 물이 퇴적물을 퇴적할 때 형성된다. 다른 것들은 녹은 물에 의해 만들어진 선상지 또는 삼각주에 의해 생성된다. 빙하가 계곡을 차지하면 계곡의 측면을 따라 계단이나 카메를 형성할 수 있다. 길고 구불구불한 빙하 퇴적물을 에스커라고 한다. 에스커는 빙하 내부 또는 아래의 얼음 터널을 통해 흘렀던 녹은 물 개울에 의해 퇴적된 모래와 자갈로 구성되어 있다. 이들은 빙하가 녹은 후에도 남아 있으며, 높이는 100m를 초과하고 길이는 100km에 달할 수 있다.

8. 9. 뢰스(Loess) 퇴적물

매우 고운 빙하 퇴적물 또는 암석 가루는 종종 벌거벗은 지표면 위를 부는 바람에 의해 운반되어 원래의 하천 퇴적 지점에서 매우 멀리 떨어진 곳에 퇴적될 수 있다. 이러한 풍성 뢰스 퇴적물은 중국과 미국 중서부 지역처럼 수백 미터에 이를 정도로 매우 두꺼울 수 있다. 낙풍이 이 과정에서 중요한 역할을 할 수 있다.

9. 기후 변화로 인한 빙하 후퇴

사우스 캐스케이드 빙하(워싱턴주)는 1928년부터 2003년까지 촬영된 사진에서 최근 급속한 빙하 후퇴를 보이고 있다.


최근에는 지구 온난화의 영향으로 그 면적과 두께의 감소가 심각하여 문제가 되고 있다.

9. 1. 기후 변화와 빙하

수십만 년의 역사를 가진 빙하는 장기간에 걸친 기후 변화를 추적하는 데 사용된다.[62] 연구자들은 빙하 빙핵에서 시료를 녹이거나 부수는데, 점점 깊어지는 층은 지구 기후 역사의 이전 시대를 각각 나타낸다.[62] 연구자들은 빙핵 층에 갇힌 기포의 내용물에 다양한 기기를 적용하여 대기 구성 변화를 추적한다.[62] 각 가스의 상대 농도 차이로부터 온도를 추론하여, 적어도 지난 백만 년 동안 지구 온도는 이산화탄소 농도와 관련이 있음을 확인했다.[62]

산업 시대의 인간 활동은 대기 중 이산화탄소와 다른 열을 가두는 온실가스의 농도를 증가시켜 현재 지구 온난화를 야기했다.[63] 인간의 영향은 빙하가 속한 빙권의 변화의 주요 원인이다.[63]

요쿨살론 빙하호는 바트나요쿨 빙하 기슭에 있으며, 아이슬란드, 2023년


지구 온난화는 빙하와 양성 피드백 순환을 만든다.[64] 예를 들어, 얼음-알베도 피드백에서 온도 상승은 빙하의 융해를 증가시켜 지구의 육지와 해수면(빙하 얼음보다 어두움)을 더 많이 노출시켜 햇빛이 우주로 반사되는 대신 지표면을 따뜻하게 한다.[64] 세계 빙하 감시 서비스가 추적하는 기준 빙하는 1988년 이후 매년 얼음을 잃었다.[65] 1995년부터 2022년까지의 기간을 조사한 연구에 따르면, 알프스의 빙하 유속은 먼 거리에도 불구하고 동시에 유사한 정도로 가속화되고 느려진다. 이것은 그들의 속도가 기후 변화에 의해 조절됨을 명확하게 보여준다.[66]

융해된 빙하에서 흘러나오는 물은 지구 해수면을 상승시키는데, 이 현상은 IPCC가 "느린 시작" 사건이라고 부른다.[67] 해수면 상승으로 인한 영향에는 해안 정착지와 기반 시설 침범, 작은 섬과 저지대 해안에 대한 존재론적 위협, 해안 생태계 및 생태계 서비스 손실, 지하수 염류화 및 열대성 사이클론, 홍수, 폭풍 해일 및 지반 침하로 인한 피해 악화 등이 포함된다.[67]

최근에는 지구 온난화의 영향으로 그 면적과 두께의 감소가 심각하여 문제가 되고 있다.

9. 2. 빙하 융해로 인한 영향

수십만 년의 역사를 가진 빙하는 장기간에 걸친 기후 변화를 추적하는 데 사용된다.[62] 연구자들은 빙하 빙핵에서 시료를 녹이거나 부수는데, 점점 깊어지는 층은 지구 기후 역사의 이전 시대를 각각 나타낸다.[62] 이들은 빙핵 층에 갇힌 기포의 내용물에 다양한 기기를 적용하여 대기 구성 변화를 추적하고, 각 가스의 상대 농도 차이로부터 온도를 추론하여 적어도 지난 백만 년 동안 지구 온도는 이산화탄소 농도와 관련이 있음을 확인했다.[62]

산업 시대의 인간 활동은 대기 중 이산화탄소와 다른 열을 가두는 온실가스의 농도를 증가시켜 현재 지구 온난화를 야기했다.[63] 인간의 영향은 빙하가 속한 빙권 변화의 주요 원인이다.[63]

지구 온난화는 빙하와 양성 피드백 순환을 만든다.[64] 예를 들어, 얼음-알베도 피드백에서 온도 상승은 빙하의 융해를 증가시켜 지구의 육지와 해수면(빙하 얼음보다 어두움)을 더 많이 노출시켜 햇빛이 우주로 반사되는 대신 지표면을 따뜻하게 한다.[64] 세계 빙하 감시 서비스가 추적하는 기준 빙하는 1988년 이후 매년 얼음을 잃었다.[65] 1995년부터 2022년까지의 기간을 조사한 연구에 따르면, 알프스의 빙하 유속은 먼 거리에도 불구하고 동시에 유사한 정도로 가속화되고 느려지는데, 이는 속도가 기후 변화에 의해 조절됨을 명확하게 보여준다.[66]

융해된 빙하에서 흘러나오는 물은 지구 해수면을 상승시키는데, 이 현상은 IPCC가 "느린 시작" 사건이라고 부른다.[67] 해수면 상승으로 인한 영향에는 해안 정착지와 기반 시설 침범, 작은 섬과 저지대 해안에 대한 존재론적 위협, 해안 생태계 및 생태계 서비스 손실, 지하수 염류화 및 열대성 사이클론, 홍수, 폭풍 해일 및 지반 침하로 인한 피해 악화 등이 포함된다.[67]

10. 등방성 반동

빙하의 지각 압력


거대한 빙상이나 빙하와 같은 질량은 지구 지각을 맨틀 속으로 압박할 수 있다.[68] 이러한 침강은 일반적으로 빙상이나 빙하 두께의 3분의 1에 해당한다. 빙상이나 빙하가 녹은 후, 맨틀은 원래 위치로 되돌아가기 시작하며 지각을 위로 밀어 올린다. 빙상이나 빙하가 녹은 후 매우 느리게 진행되는 이러한 빙하퇴적후융기는 현재 스칸디나비아와 북미의 그레이트 레이크스 지역에서 측정 가능한 양으로 발생하고 있다.

같은 과정에 의해 더 작은 규모로 생성된 지형학적 특징은 ''팽창단층''으로 알려져 있다. 이것은 이전에 압축되었던 암석이 단층 없이 유지될 수 있는 것보다 더 빠르게 원래 모양으로 돌아갈 수 있을 때 발생한다. 이것은 마치 암석이 큰 망치로 맞은 것과 유사한 효과를 가져온다. 팽창단층은 아이슬란드와 컴브리아의 최근 빙하가 사라진 지역에서 관찰할 수 있다.

11. 다른 행성의 빙하

화성과 명왕성에서 빙하가 발견되었다. 화성의 극관은 지구의 빙하와 비슷하며, 과거에는 더 많은 빙하가 존재했던 것으로 보인다.[69][70] 화성 중위도 지역의 빙하는 얇은 대기의 영향으로 승화 현상만 발생한다. 화성정찰위성은 엽상 잔해 앞치마(LDAs)에서 암석층 아래 얼음을 발견했다.[71][72][73]

뉴호라이즌스 탐사선은 명왕성에서 질소 얼음층으로 덮인 거대한 분지를 발견했다. 스푸트니크 평원 가장자리에서는 빙하의 흐름이 관찰되었다.[2]

11. 1. 화성

프로토닐루스 멘사이(Protonilus Mensae), 이스메니우스 라쿠스 사각형(Ismenius Lacus quadrangle), 화성


화성의 극관은 빙하 퇴적물의 지질학적 증거를 보여준다. 남극관은 특히 지구의 빙하와 비슷하다.[69] 지형적 특징과 컴퓨터 모델은 과거 화성에 더 많은 빙하가 존재했음을 나타낸다.[70] 중위도(남북 위도 35°~65°)에서 화성의 빙하는 얇은 화성 대기의 영향을 받는다. 대기압이 낮기 때문에 표면 근처의 융빙은 승화에 의해서만 발생하며, 녹는 현상은 없다. 지구와 마찬가지로 많은 빙하는 얼음을 보호하는 암석층으로 덮여 있다. 화성정찰위성에 탑재된 레이더 장비는

11. 2. 명왕성

2015년, ''뉴호라이즌스''가 명왕성-카론계를 지나갈 때, 이 우주선은 명왕성에서 질소 얼음층으로 덮인 거대한 분지를 발견했다. 이 분지 표면의 상당 부분은 좁은 도랑으로 분리된 불규칙한 다각형 지형으로 나뉘어져 있으며, 명왕성 내부의 열에 의해 연료가 공급되는 대류 세포로 해석된다.[2] 스푸트니크 평원 가장자리 근처에서는 빙하의 흐름도 관찰되었는데, 분지 안팎으로 흐르는 것으로 나타났다.

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