Observations in a Cold Ice Cap

Abstract

In the approximately so m. thick ice cap of the Jungfraujoch (3470 m. above sea level), where the temperature throughout lies below the pressure melting point, continual measurements of displacement and deformation were carried out inside ice tunnels from 1950 onwards. These give an insight into the process of movement, the formation of water-filled crevasses and the relationships of viscosity in a cold ice cap glacier.The plastic behaviour of the cold ice was examined through alterations in length of individual tunnels, and also through measured distortions of cross-section in circular sections of tunnel. Since the mean ice temperature in the region of the ice tunnel lies approximately between −1° and −3° C., these examinations provide a welcome supplement to analogous measurements which were taken in circular tunnels in a temperate glacier (Z’Mutt tunnel). The approximate calculation of the plastic deformation of a circular tunnel was thus extended by the obvious transformation of solutions known from elasticity theory. By means of a qualitative analysis of the state of stress of an ice cap, an attempt is made to account for the distortion and the formation of the cracks and crevasses which were observed. The occurrence of blue bands could be followed in statu nascendi . This paper serves as a primary orientation and publishes some initial results of the examinations which are to be continued and completed over a number of years. In addition to its potentialities for practical use, this study may be of interest in respect to the behaviour of cold glaciers of the Arctic and Antarctic. In a final section, therefore, some problems of the Greenland ice sheet are considered in the light of the preceding conclusions. In der ca. 50 m. mächtigen Eiscalotte des Jungfraujoches (3470 m.ü.M.), deren Temperatur durchgehende unter dem Druckschmelzpunkt liegt, wurden seit 1950 im Innern von Eisstollen kontinuierliche Verschiebungs- und Deformationsmessungen ausgeführt, die einen Einblick in den Bewegungsvorgang, die Bildung von wassergefüllten Spalten, sowie die Zähigkeitsverhältnisse eines kalten Kalottengletschers gestatten.Das plastische Verhalten des kalten Eises wurde einerseits auf Grund der Längenänderung einzelner Stollen und anderseits auf Grund der gemessenen Querschnittsverformungen kreisförmiger Stollenabschnitte untersucht. Da die mittlere Eistemperatur in der Umgebung der Eisstollen ca. zwischen −1° und −3° C. liegt, bilden diese Untersuchungen eine willkommene Ergänzung analoger Messungen, die an Kreisstollen eines temperierten Gletschers ausgeführt wurden (Z’Muttstollen). Die angenäherte Berechnung der plastischen Verformung eines Kreisstollens wurde dabei durch die sinngemässige Übertragung der aus der Elastizitätslehre bekannten Lösungen erweitert. Auf Grund einer qualitativen Analyse des Spannungszustandes der Eiskalotte wird versucht, die beobachteten Verformungen, Riss- und Spaltenbildungen des Eises zu erklären. Die Entstehung von Blaubändern konnte im status nascendi verfolgt werden. Die vorliegende Mitteilung dient als erste Orientierung und gibt einige vorläufige Resultate der während mehrerer Jahre fortzusetzenden und zu ergänzenden Untersuchungen bekannt. Abgesehen von ihren praktischen Anwendungsmöglichkeiten, dürfte diese Studie im Hinblick auf das Verhalten kalter Gletscher der Arktis und Antarktis von Interesse sein. In einem letzten Abschnitt werden deshalb einige Probleme des grönlandischen Inlandeises im Lichte der vorliegenden Ergebnisse diskutiert.