Hostname: page-component-76d6cb85b7-s74w7 Total loading time: 0 Render date: 2026-07-14T09:55:52.643Z Has data issue: false hasContentIssue false

An Analysis of the Relation Between the Surface and Bedrock Profiles of Ice Caps

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

W.F. Budd
Affiliation:
Antarctic Division, Department of Supply, Melbourne, Victoria, Australia
D.B. Carter
Affiliation:
Antarctic Division, Department of Supply, Melbourne, Victoria, Australia
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Results art, presented of spectral analyses of the surface and bedrock profiles along a flow line of the Wilkes ice cap and the surface along the Greenland E.G.I.G. profile. Although the bedrock appears irregular over all was velengths studied, the ice-cap surface is typically characterized by a smooth curve with small-scale surface undulations superimposed on it. The following relations of Budd (1969, 19701 are confirmed. The “damping factor" or ratio of the bedrock amplitude to the surface amplitude is a minimum for wavelengths λ about 3.3 times the ice thickness. The surface lags the bed in the direction of motion by λ/4. The magnitude of the minimum damping factor φm is typically least near the coast, and increases inland depending on the ice thickness Z, the velocity V, and the mean ice viscosity η (which is a function of stress and temperature) according to

where p is the mean ice density and g is the gravitational acceleration. Thus the determination of the damping factors provides a valuable means of estimating the ice flow parameter η.

Résumé

Résumé

On présente les résultats d’analyses spectrales des profils de la surface et du bedrock le long d’une ligne de courant de la calotte de Wilkes et de la surface le long du profil des E.G. I.G. au Groenland. Bien que le bedrock apparaisse comme irrégulier selon toutes les longueurs d’ondes étudiées la surface de la calotte est typiquement caractérisée par une courbe douce régulière sur laquelle se surimposent des ondulations de. surface à petite échelle. Les relations subséquentes de Budd (1966, 1970) sont confirmées. Le “facteur d’amortissement" ou rapport de l’amplitude des irrégularités du lit rocheux à l’amplitude des irrégularités de surface est minimum pour les longueurs d’onde λ valant environ 3,3 fois l’épaisseur de la glace, La surface a un retard sur le lit dans la direction du mouvement de λ/4. La grandeur du “facteur d’amortissement" minimum φm est typiquement moindre près de la côte et s’accroît vers l’intérieur en fonction de l’épaisseur de la glace Z, de la vitesse V et de la viscosité moyenne de la glace n (qui est fonction des contraintes et de la température) selon la loi:

p est la densité moyenne de la glace, et g l’accélération de la pesanteur. Dés lors la détermination du “facteur d’amortissement" fournit une méthode valable pour estimer le paramètre d’écoulement de la glace n.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Die Ergebnisse von Analysen des Spektrums der Oberflächen- und Untergrundprofile entlang einer Stromlinie des Wilkes-Inlandeises und der Oberfläche entlang dem grönländischen E.G.LG.-Profil werden vorgelegt. Obgleich der Felsgrund über alle untersuchten Wellenlängen unrcgelmässig zu sein scheint, lässt sich dennoch die Inlandeisoberfläche durch eine glatte Kurve mit überlagerten, kleinmasstäbigeu Oberfläehcnundttlationen charakterisieren. Die daraus folgenden Beziehungen vonBudd (1969. 1970) werden bestätigt. Der “Dämpfungsfaktor" oder das Verhältnis der Amplitude des Untergrundes zur Amplitude der Oberfläche ist für Wellenlängen λ vom etwa 3,3-lächen der Eisdicke ein Minimum. Die Phasenverzögerung der Oberfläche gegenüber dem Untergrund beträgt in der Richtung der Bewegung λ/4. Die Grosse des minimalen Dämpfungsfaktors φm ist typischerweise in Küstennähe am geringsten; sie wächst landeinwärts in Abhängigkeit von der Eisdicke Z, der Geschwindigkeit V und der mittleren Eisviskosität η (welche eine Funktion der Spannung und der Temperatur istl gemäss der Formel

worin p die mittlere Eisdichte und g die Schwcrebeschlcunigung bedeuten. Die Bestimmung des Dämpfungsfaktors liefert somit ein wertvolles Mittel zur Abschätzung des Eisflussparameters η.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1971
Figure 0

Fig. 1. Theoretical curves fur damping factor (Ψ1 and Ψ2 and power spectrumΨ22 = (Ψ1 [ωZ)2/2 [wz+ ⅓ (wZ)3]; Ψ2 = (wZ)2/2 sinh wZ

Figure 1

Fig. 2. Fig. 2.Wilkes ice-cap elevation and bedrock profiles from, optical leveling and radio-echo sounding, (Note vertical scales displaced 200 m.)

Figure 2

Fig. 3. Fig. 3. Power spectra for Wilkes ice-cap surface and bedrock deviation profiles from summit to coast.

Figure 3

Table I. Wilkes Ice-Cap Viscosity Parameters From Damping Factor

Figure 4

Fig. 4. Fig.4. Variation of damping factor with wavelength for Wilkes and Dronning Maud Land, showing agreement with theoretical curie φ2 = (ωZ)22/2 sinhwZ.

Figure 5

Fig. 5. Fig 5. Greenland ice sheet detailed surface and coarse bedrock profiles for E.G.I.G. line, from Mälzer (1964) optical levelling, andBrockamp (1967), seismic and gravity measurements.

Figure 6

Fig. 6. Fig. 6. Greenland surface-slope demotions power spectra from coast to 400 km inland, for 50 km internals 1 to 8, showing decrease of magnitude and shift of peaks going inland.

Figure 7

Fig. 7. Fig. 7. Variation of wavelength of minimum damping λwith ice thickness. Z. The dashed line represents the expected trend from the solution of ωZ = 2 tanh wZ, i.e· λ = 2πZ/1.92.

Figure 8

Table II. Greenland E.G.I.G. Line Flow Parameters From Damping Factors