Rekonstrukcja drenażu subglacjalnego lodowca Werenskiolda (SW Spitsbergen) na podstawie modelowania numerycznego

• Autorzy: Piechota A. M. , Sitek S. , Ignatiuk D. , Piotrowski J. A.

Warianty tytułu

EN

Reconstructing subglacial drainage of Werenskiold Glacier (SW Spitsbergen) based on numerical modelling

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy autorzy przedstawiają próbę rekonstrukcji drenażu subglacjalnego lodowca Werenskiolda na podstawie modelowania numerycznego w programie FEFLOW v. 6.0. Obszar modelu numerycznego obejmuje 36,2 km2 basenu politermalnego lodowca, z czego 75% wypełnia lód (27,1 km2). Bazując na badaniach przeprowadzonych w latach 2009–2011 na lodowcu Werenskiolda, podjęto próbę zastosowania modelowania przepływu dla odzwierciedlenia drenażu subglacjalnego w warstwie osadów moreny dennej i stropowej części skał podłoża. Na przedpolu oraz w jego strefie czołowej założono za Replewską-Pękalową (2004) występowanie wieloletniej zmarzliny i warstwy czynnej o miąższości do 2 m. Celem badań była próba określenia rozkładu dróg przepływu, ciśnienia pod lodowcem i na jego przedpolu. Rozkład przestrzenny ciśnienia i dróg przepływu wód pod lodowcem zależy od jego geometrii (miąższości), warunków termicznych, wielkości zasilania wodami ablacyjnymi i opadowymi oraz parametrów hydrogeologicznych podłoża. Wielkość wód przepływających przez warstwę wodonośną pod lodowcem i na jego przedpolu w okresie ablacyjnym została wymodelowana na 4624 m3/d, co stanowi ok. 8% sezonowych wód ablacyjnych i opadowych (z tego ok. 5% przepływa w osadach pod stopą lodowca). Pozostałe 92% wód ablacyjnych i opadowych jest transportowana turbulentnie systemem kanałów drenażu in- i subglacjalnego.

EN

The paper attempts to describe subglacial drainage of the Werenskiold Glacier based on numerical modelling using FEFLOW software version 6.0. The model covers 36.2 km2 of a polythermal glacier basin, 75% of which is filled with ice (27.1 km2). Numerical modelling was preceded by field research carried out on Werenskiold during the summers of 2009–2011. The model illustrates the subglacial drainage in a ground moraine layer and the top of the bedrock. Permafrost and active layer of a maximum thickness of 2 m under the glacier snout and in its forefield were assumed (Replewska-Pękalowa, 2004). The aim of this study was to obtain the subglacial groundwater flow field and the spatial distribution of hydraulic pressures beneath the glacier and in its forefield. The spatial distribution of hydraulic pressure and groundwater flow paths beneath the glacier are controlled by its geometry (thickness), thermal conditions, the amount of ablation and rainfall water, and the hydrogeological parameters of the bed. The water flux in the ablation season in the aquifer under the glacier and in its forefield was estimated at 4624 m3/day, what corresponds to 8% of the seasonal ablation water and rainfall (5% of which drains through the sediments under the glacier). The remaining 92% of the ablation water is evacuated through in- and subglacial channel system.

Słowa kluczowe

PL

drenaż subglacjalny; modelowanie numeryczne; FeFlow; Lodowiec Werenskiold; Spitsbergen

EN

subglacial drainage; numerical modelling; FEFLOW; Werenskiold Glacier; Spitsbergen

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2012
• Tom: nr 451 Hydrogeologia z. 13
• Strony: 191--201
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Piechota A. M.

• Uniwersytet Śląski, Katedra Geomorfologii, ul. Będzińska 60, 41-200 Sosnowiec

autor

Sitek S.

• Uniwersytet Śląski, Katedra Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej, ul. Będzińska 60, 41-200 Sosnowiec

autor

Ignatiuk D.

• Uniwersytet Śląski, Katedra Geomorfologii, ul. Będzińska 60, 41-200 Sosnowiec

autor

Piotrowski J. A.

• Aarhus University, Department of Geoscience, Høegh-Guldbergs Gade 2, DK-8000 Aarhus C, Denmark

Bibliografia

• [1] BARANOWSKI S., 1975 — Glaciological investigations and glaciomorphological observations made in 1970 on Weresnkiold Glacier and in its forefield. W: Results of investigations of the Polish Scientific Spitsbergen Expeditions 1970-1974, Vol. 1. Acta Univ. Wratisl., 251: 69-94.
• [2] BARANOWSKI S., 1977 — Subpolarne lodowce Spitsbergenu na tle klimatu tego regionu. Acta Univ. Wratisl., 393: 157.
• [3] BENN D.I., EVANS D.J., 2010 — Glaciers and glaciations. Hodder Education.
• [4] CZERNY J., KIERES A., MANECKI M., RAJCHEL J., 1993 — Geological map of SW part of Wedel Jarlsberg Land, Spitsbergen 1:25 000: 1-61. Inst. Geol. Miner. Deposit., Kraków.
• [5] DIERSCH H.-J.G., 2005 — WASY Software FEFLO W(R) – Finite element subsurface flow and transport simulation system: reference manual. WASY GmbH Inst. Water Res. Plan. System. Res., Berlin, Germany.
• [6] DOBIŃSKI W., GRABIEC M., GĄDEK B., 2011 — Spatial relationship in interaction between glacier and permafrost in different mountainous environments of high and mid latitudes, based on GPR research. Geol. Quart., 55, 4: 375-388.
• [7] FLOWERS G.E., 2003 — A multicomponent coupled model of glacier hydrology. [pr. doktor.]. University of British Columbia.
• [8] GŁOWICKI B., 1982 — Some hydrological phenomena observed in the outflow from the Werenskiold Glacier Basin. Spitsbergen Expeditions IV. Acta Univ. Wratisl., 525: 49-56.
• [9] GRABIEC M., JANIA J., BUDZIK T., PUCZKO D., GAJEK G., KOLONDRA L., 2012 — Development of subglacial drainage system In relation to geometry changes of Spitsbergen Glaciers. Hydrol Sci. J. (w druku).
• [10] IGNATIUK D., 2012 — Bilans energetyczny powierzchni lodowca a zasilanie system drenażu glacjalnego Werenskioldbreen. [pr. doktor.]. Uniw. Śląski, Sosnowiec.
• [11] JANIA J., 1988 — Klasyfikacja i cechy morfometryczne lodowców otoczenia Hornsundu, Spitsbergen. W: Wyprawy Polarne Uniwersytetu Śląskiego 1980-1984, t. 2: 12-47. Uniw. Śląski, Katowice.
• [12] JANIA J, 1993 — Glacjologia. PWN, Warszawa.
• [13] JANIA J., PULINA M., 1994 — Polish hydrological studies at Svalbard: a review of some results. Tenth International Northern Research Basins Symposium and Workshop, Norwegia.
• [14] KRAWCZYK W.E., 1992 — Chemical characteristics of water circulating in the Werenskiold Glacier (S W Spitsbergen). Proceedings 2-nd International Symposium of Glacier Caves and Karst in Polar Regions, Sosnowiec: 65-80.
• [15] MAJCHROWSKA E., 2008 — Transport zawiesiny z politermalnego lodowca Werenskiolda (Spitsbergen) w okresie ablacji. [pr. magister.]. Wydział Nauk o Ziemi, Uniwersytet Śląski.
• [16] MARCINIAK M., DRAGON K., 2010 — The influence of groundwater discharge on the runoff of an arctic stream (Ebba River, Central Spitsbergen). Biul. Państ. Inst. Geol., 441: 93-100.
• [17] MIGAŁA K., GŁOWACKI P., KLEMENTOWSKI J., 2004 — Dynamika rozmarzania warstwy czynnej zmarzliny w rejonie Hornsundu (SW Spitsbergen) i jej przyczyny. Pol. Polar Stud., 30: 251-262.
• [18] PALLI A., MOORE J.C., JANIA J., GŁOWACKI P., 2003 — The drainage pattern of Hansbreen and Werenskioldbreen, two polythermal glaciers in Svalbard. Polar Res., 22, 2: 355-371.
• [19] PULINA M., 1992 — Weresnkioldbreen, field workshop on glaciological research in Svalbard, current problems. Uniw. Śląski.
• [20] REPLEWSKA-PĘKALOWA J., 2004 —Active layer dynamics at the Calypsostranda CALM site, Recherche Fiord region, Spitsbergen. Polar Geogr., 28, 4: 326-340.
• [21] PULINA M., KOLONDRA L., 1999 — Charting of cryokarst forms on Werenskiold Glacier (SW Spitsbergen). Pol. Polar Stud., XXVI Polar Symposium, Lublin.
• [22] PULINA M., REHAK J., 1991 — Glacial caves in Spitsbergen. 1-st International Symposium of Glacier Caves and Karst in Polar Regions, Proceedings, Madryt: 97-117.
• [23] REHAK J., OUHRABKA V., BRAAUN J.,1990 — New information about the internal drainage of subpolar glaciers and the structure of medial moraines oh southwest Spitsbergen. Stud. Carsologica, 1.
• [24] REPLEWSKA-PĘKALOWA J., 2004 — Active layer dynamics at the Calypsostranda CALM site, Recherche Fiord region, Spitsbergen. Pol. Geogr., 28, 4: 326-340.
• [25] STAŚKO S., 2010 — O wodach podziemnych w utworach krystalicznych Sudetów i ich przedpola. Biul Państw. Inst. Geol., 440: 135-144.
• [26] SHREVE I.A., 1972 — Movement of water in glaciers. J. Glaciol., 11, 62: 205-214.
• [27] SZPONAR A., 1975 — Ablation of ice-moraine ridges and its morphological effects, with glaciers of the Hornsund region as example. W: Results of investigations of the Polish Scientific Spitsbergen Expeditions 1970-1974, Vol. 1. Acta Univ. Wratisl., 251: 101-125.