IJs wordt over de hele wereld gevonden in een grote verscheidenheid aan vormen. Meer dan alleen bevroren water, de verschillende vormen van ijs vertellen het verhaal van hun omgeving terwijl ze veranderen met de seizoenen en trends laten zien van het veranderende klimaat op aarde.
Wetenschappers bestuderen kernmonsters die zijn getrokken uit de diepten van grote ijsformaties, zoals ijskappen en gletsjers, om te ontdekken hoe het lokale klimaat in de loop van honderden jaren is veranderd en om te helpen voorspellen hoe het klimaat in de toekomst zal veranderen, zei Melissa Hage, een milieuvriendelijke wetenschapper en universitair docent aan het Oxford College of Emory University in Georgia.
Hier definiëren we de algemene termen die de verschillende soorten ijsformaties beschrijven die overal ter wereld voorkomen.
Gletsjers
Gletsjers zijn grote, zoetwaterijsmassa's op het land die worden gevormd door vallende sneeuw die uiteindelijk zo zwaar wordt dat het wordt samengedrukt tot ijs, volgens het National Snow and Ice Data Center (NSIDC). Gletsjers variëren in grootte van ongeveer de lengte van een voetbalveld (120 meter of 110 meter) tot een paar honderd mijl lang en zijn te vinden op elk continent.
Technisch gezien zijn gletsjers kleinere vormen van ijskappen en ijskappen, allemaal grote massa's ijs die langzaam over het landschap kruipen, ongeacht wat zich eronder bevindt. Deze langzaam bewegende ijsreuzen kunnen hele bergketens en zelfs actieve vulkanen doorkruisen, volgens Benjamin Edwards, een vulkanoloog aan het Dickinson College in Pennsylvania, die de interacties tussen gletsjers en vulkanen bestudeert.
Gletsjers stoppen met groeien waar ze de oceaan ontmoeten en het warmere zoutwater smelt de rand van de bevroren zoetwatermassa. De opwarmende oceaantemperaturen hebben het smelten van gletsjers en andere ijsformaties zoals ijsbergen en ijsplaten in of naast de oceaan versneld, volgens Justin Burton, een fysicus aan het Emory College in Georgia, die de fysica van het verlies van gletsjers bestudeert. Gletsjers zijn een van de beste milieu-indicatoren voor klimaatverandering, vanwege de zichtbare veranderingen die ze ondergaan in tijdschalen van slechts een paar dagen.
IJsbergen
IJsbergen zijn grote, drijvende massa's zoetwaterijs die zijn losgeraakt van gletsjers, ijskappen of ijsplaten en in de oceaan zijn gevallen, volgens de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Om een ijsberg te worden genoemd, moet de ijsmassa meer dan 16 voet (4,9 m) boven zeeniveau stijgen, tussen 98 voet en 164 voet (30 tot 50 m) dik zijn en een oppervlakte van minstens 5,382 vierkante voet ( 500 vierkante meter).
Stukken ijs die te klein zijn om als ijsberg te worden aangemerkt, krijgen volgens NSIDC meer kleurrijke namen. 'Bergy bits' zijn bijvoorbeeld typisch stukjes ijs die een ijsberg hebben afgebroken en minder dan 15 voet (5 m) breed zijn. "Growlers" zijn stukjes ijs die iets kleiner zijn, ongeveer zo groot als een pick-up; en "brash ice" brokken zijn de fragmenten die minder dan 6,5 voet (2 m) breed zijn.
IJsbergen kunnen ook een tabelvorm hebben, wat aangeeft dat de ijsberg van de rand van een ijsplaat is gebroken. Deze grote, rechthoekige ijsvormen, ook bekend als ijseilanden in het noordpoolgebied, hebben meestal platte toppen met bijna loodrechte zijden.
IJskap
IJskappen zijn de grootste ijsformaties ter wereld. Deze enorme ijsvlakten bedekken meer dan 20.000 vierkante mijl (50.000 vierkante km), volgens NSIDC. Er zijn slechts drie ijskappen op aarde die Groenland, West-Antarctica en Oost-Antarctica bedekken. Tijdens de laatste ijstijd bedekten ijskappen ook grote delen van Noord-Amerika, Zuid-Amerika en Noord-Europa.
Gecombineerd wordt volgens NSIDC momenteel meer dan 99 procent van het zoete water op aarde bewaard in de ijskappen van Groenland en Antarctica. Wetenschappers schatten dat als alleen de Groenlandse ijskap zou smelten, de zeespiegel ongeveer 20 voet (6 m) zou stijgen en als beide Antarctische ijskappen zouden smelten, de zeespiegel 60 meter zou stijgen. Het zou echter enkele honderden jaren duren voordat die ijskappen smelten.
In de afgelopen decennia zijn delen van de ijskap boven Antarctica gestaag aan het smelten. Hoewel het lijkt alsof slechts een relatief kleine hoeveelheid van de ijskap is gesmolten, is het genoeg om de hoogte van het continent te laten toenemen, net zoals IJsland aan het einde van de laatste ijstijd, vertelde Edwards aan WordsSideKick.com. IJsland maakte in die tijd een periode van toenemend vulkanisme door, mogelijk als gevolg van het terugveren van de korst nadat ijs het niet langer had verzwaard. Hetzelfde resultaat zou een probleem kunnen worden voor West-Antarctica, zei Edwards, "hoewel we dat gebied niet goed genoeg begrijpen om het zeker te weten."
IJskappen en ijsvelden
IJskappen zijn ijskappen die kleiner zijn dan 50.000 vierkante kilometer. Deze ijsstructuren vormen zich typisch in poolgebieden die meestal vlak en op grote hoogte zijn, volgens NSIDC. IJsland is bijvoorbeeld grotendeels bedekt met ijskappen. De Vatnajökull-ijskap aan de oostkant van IJsland is de grootste ijskap van Europa, die ongeveer 3.127 vierkante mijl (8.100 vierkante km) beslaat en gemiddeld 1.300 voet (400 m) dik is.
IJsvelden en ijskappen lijken qua grootte en locatie sterk op elkaar en verschillen alleen in de manier waarop de ijsstroom wordt beïnvloed door de omgeving, volgens de National Park Service (NPS). IJsvelden bevatten bergen en richels die uit het ijsoppervlak springen en veranderen hoe het ijs stroomt, net als een grote rots die boven het oppervlak van een stroom glijdt, waardoor het water eromheen stroomt. IJskappen bouwen zichzelf daarentegen op elk terrein en verspreiden zich vanuit hun midden.
Melange van ijs
Een ijsmélange is in wezen een gigantische modder die zich vormt in gletsjerfjorden die bestaan uit zee-ijs, ijsbergen en de kleinere verwanten van ijsbergen, aldus Burton. De melange ontstaat wanneer oceaanstromingen of oppervlaktewinden de ijsmassa niet uit de fjord verplaatsen en een gedeeltelijke grens vormen tussen de gletsjer en de oceaan.
IJsmélanges worden beschouwd als 's werelds grootste korrelige materiaal vanwege de grote hoeveelheid gesuspendeerd sediment en vloeistof die zich in de ijsbrij bevindt, zei Burton.
Omdat ijsmélanges geen vast ijs zijn, kan het relatief warmere oceaanwater door het ijs naar de gletsjer sijpelen. Dit kenmerk betekent dat de ijsmélange een grote invloed heeft op hoeveel een gletsjer uit elkaar valt en hoeveel zoet water de fjord binnenkomt.
IJsplaat
Het merendeel van de ijsplaten van de aarde bevindt zich rond de kust van Antarctica, maar ze zijn ook overal te vinden waar landijs, zoals een gletsjer, in de koude oceaan stroomt, volgens NSIDC. De planken zijn gemaakt van drijvende ijsplaten die aansluiten op een landmassa. Ze worden gevormd wanneer ijs langzaam van gletsjers en ijsstromen naar de oceaan stroomt, maar het ijs smelt niet meteen als gevolg van koude oceaantemperaturen. De planken worden dan opgebouwd uit extra ijs dat uit de gletsjers stroomt.
IJs stroomt
IJsstromen zijn rivieren van ijskappen die relatief sneller stromen dan het omringende ijs, met een gemiddelde snelheid van gemiddeld 800 meter per jaar.
De Jakobshavn-gletsjer in Groenland, de snelst stromende gletsjer ter wereld, wordt soms geclassificeerd als een ijsstroom. Volgens een artikel uit 2014, gepubliceerd in het tijdschrift Cryosphere, beweegt Jakobshavn met een snelheid van ongeveer 10,5 mijl (17 km) per jaar.
Zee ijs
Zee-ijs is bevroren zout water en wordt gevonden in afgelegen polaire oceanen. Het beslaat gemiddeld 9,65 miljoen vierkante mijl (25 miljoen vierkante km) van de aarde per jaar, volgens NSIDC.
Zee-ijs is van vitaal belang voor de ecosystemen en het klimaat van de poolgebieden en kan ook de oceaancirculatie en het weer beïnvloeden, volgens NASA's Earth Observatory. Deze brokken zoutwaterijs verminderen de erosie van ijsplaten en gletsjers nabij de kustlijnen door golven en wind tot een minimum te beperken, en creëren een isolerend oppervlak om verdamping van water en warmteverlies naar de atmosfeer te verminderen. Tijdens de warmere zomermaanden laat het smeltende zee-ijs voedingsstoffen terug in de oceaan en wordt het oppervlak van de oceaan blootgesteld aan zonlicht, die beide de groei van fytoplankton stimuleren, de basis van het voedselweb op zee.
Terwijl het klimaat op aarde snelle veranderingen ondergaat, smelt het zee-ijs sneller dan dat het opnieuw kan bevriezen. Dit is vooral duidelijk in het noordpoolgebied, waar de oceaan- en landtemperaturen sneller stijgen dan op enige andere plaats op aarde, zei Edwards.
Sneeuwbal aarde
De bevroren aarde, bijgenaamd Snowball Earth, verwijst naar perioden in de tijd in het geologische record waarin de meerderheid, zo niet de hele planeet, bevroren was, volgens de Dartmouth Undergraduate Journal of Science.
'Vier ijstijden, tussen 750 en 580 miljoen jaar geleden, waren mogelijk zo ernstig dat het hele aardoppervlak, van pool tot pool, inclusief de oceanen, volledig vastvroor', zei Hage. 'Toen de poolzeeën begonnen te bevriezen, werd meer zonlicht weerkaatst door de witte ijsoppervlakken en werd de koeling versterkt.'
Wetenschappers schatten dat de gemiddelde temperatuur op aarde in deze perioden is gedaald tot minus 58 graden Fahrenheit (minus 50 graden Celsius) en dat de waterkringloop (de cyclus waarin water tussen de atmosfeer, het land en de oceanen stroomt) wordt stilgelegd.
Maar er is enige discussie over de vraag of de aarde volledig bevroren was of dat er nog plekken met modder of open water waren op de evenaar waar zonlicht het water zou kunnen binnendringen en sommige organismen zouden kunnen overleven.
Wetenschappers zijn van mening dat op een gegeven moment het kooldioxidegehalte in de atmosfeer is gestegen, waarschijnlijk als gevolg van vulkanen, die de temperatuur voldoende hebben verhoogd om de watercyclus opnieuw te starten. De toegenomen hoeveelheid waterdamp in de lucht, naast de koolstofdioxide, veroorzaakte een periode van op hol geslagen verhitting, waardoor de wereldwijde temperaturen in een paar honderd jaar toenamen tot 122 graden F (50 graden C), zei Hage. Kleine lichtveranderingen in de baan van de aarde of axiale kanteling brachten de gemiddelde temperatuur van de planeet uiteindelijk op de huidige levensondersteunende temperatuur van 58,6 graden F (14,9 graden C).
Onderzoek suggereert dat een enorme explosie van leven, bekend als de Cambrische explosie, plaatsvond aan het einde van de sneeuwbalperiode, volgens het University of California Museum of Paleontology. Het is de vroegst bekende periode binnen het fossielenbestand waarin grote groepen dieren (zoals brachiopoden en trilobieten) voor het eerst verschijnen in een geologisch korte periode (ongeveer 40 miljoen jaar).
