קרחון

ערך זה עוסק בגוף קרח טבעי. אם התכוונתם לקרטיב, ראו שלגון.

קרחון הוא מסה גדולה ומתמשכת של קרח טבעי, הנוצרת מהצטברות, דחיסה והתמצקות של שלג לאורך שנים רבות. קרחונים מהווים חלק מרכזי במערכת האקלים של כדור הארץ, ומשמשים מאגר עצום של מים מתוקים – רוב המים המתוקים שעל פני כדור הארץ אגורים ביריעות הקרח ובקרחונים. קרחונים נוצרים באזורים שבהם כמות השלג המצטברת עולה לאורך זמן על כמות השלג והקרח המופשרים, בעיקר באזורי הקטבים וברכסי הרים גבוהים. בשל משקלם העצום הם נעים באיטיות בהשפעת כוח הכבידה, ומעצבים את פני השטח באמצעות סחיפה, בליה והשקעת משקעים.

ניתן למיין קרחונים לפי סביבת היווצרותם, צורתם, גודלם ואופן תנועתם. החלוקה הבסיסית מבחינה בין קרחונים יבשתיים – המצויים על פני היבשה – לבין קרחונים ימיים, הצפים בים לאחר שהתנתקו ממקורם היבשתי.

קרחון יבשתי (Glacier): גוף קרח מתמשך הנמצא על פני היבשה, לרבות קרחוני הרים, כיפות קרח ויריעות קרח יבשתיות באזורי הקטבים. קרחונים אלה נוצרים מהצטברות ודחיסה ממושכת של שלג ונעים באיטיות בהשפעת כוח הכבידה.
קרחון ימי (Iceberg): גוש קרח גדול הצף באוקיינוס, אשר ניתק בדרך כלל מקרחון יבשתי או ממדף קרח. מרבית נפחו של הקרחון הימי מצוי מתחת למים.

לקרחונים תפקיד חשוב במחקר האקלים, הגאולוגיה והביוגאוגרפיה של כדור הארץ. שכבות הקרח משמרות מידע על הרכב האטמוספירה ותנאי האקלים בעבר, ולכן הן מהוות מקור מרכזי לחקר תקופות הקרח ושינויי האקלים לאורך ההיסטוריה הגאולוגית.

קרחון יבשתי

ערך מורחב – קרחון יבשתי

קרחון יבשתי הוא מסת קרח רב-שנתית, הנוצרת מהצטברות ודחיסה ממושכת של שלג ונעה באיטיות בהשפעת כוח הכבידה. קרחון יבשתי מתואר לעיתים כ"נהר קרח" בשל זרימתו האיטית לאורך פני השטח ועיצוב הנוף שהוא יוצר בתנועתו. תנועת הקרחון מעצבת את פני השטח ויוצרת תבניות נוף אופייניות, ובהן עמקים קרחוניים בעלי חתך בצורת האות "U", מורנות – רכסי סלע וסחף שנערמים בצדי הקרחון ובחזיתו – ופיורדים, שהם עמקים קרחוניים שהוצפו במי ים.

קרחונים יבשתיים מצויים באזורים קרים ובהרים גבוהים בכל היבשות למעט אוסטרליה. סמוך לקו המשווה הם מתקיימים רק בפסגות הגבוהות ביותר, ואילו ככל שמתקרבים לקטבים ניתן למצוא קרחונים גם בגבהים נמוכים יותר. בגרינלנד ובאנטארקטיקה משתרעות יריעות קרח עצומות המכסות מיליוני קמ"ר. עם זאת, גם באזורים קרים מאוד עשויים להימצא שטחים נטולי קרחונים, כאשר כמות המשקעים אינה מספיקה להצטברות קרח לאורך זמן.

קרחונים יבשתיים

יריעת קרח (Ice sheet) – תצורת הקרח היבשתית הגדולה ביותר, המשתרעת על פני למעלה מ-50,000 קמ"ר ומכסה את תוואי הקרקע שמתחתיה. בימינו קיימות שתי יריעות קרח עיקריות בלבד: באנטארקטיקה (יריעת הקרח האנטארקטית (אנ')) ובגרינלנד (יריעת הקרח הגרינלנדית). דוגמאות ליריעות קרח במהלך תקופות הקרח הן לורנטייד, המכסה את מרבית שטחה של אמריקה הצפונית, וכן יריעת הקרח הפנוסקנדינבית המכסה את צפון אירופה.
כיפת קרח (Ice cap) – מסה כיפתית של קרח המכסה שטח נרחב יחסית, קטן מ-50,000 קמ"ר. כיפות קרח מכסות אזורים הרריים ואיים קוטביים. כיפת הקרח ואכטנאיוקוטל היא הגדולה באיסלנד והשנייה בגודלה באירופה. כיפת הקרח הגדולה בימינו (אנ') שוכנת באי סברני, רוסיה.
שדה קרח (Ice field) – שטח נרחב המכוסה קרחונים מחוברים חלקית, כאשר הטופוגרפיה ההררית שמתחתם עדיין משפיעה על כיוון זרימת הקרח ומונעת ממנו ליצור צורת כיפה אחידה. דוגמה מפורסמת הוא שדה הקרח הפטגוני הדרומי בצ'ילה וארגנטינה; זהו שדה הקרח הגדול ביותר בחצי הכדור הדרומי מחוץ לאנטארקטיקה, והוא מזין קרחונים ידועים כמו קרחון פריטו מורנו.
מדף קרח (Ice shelf) – משטח קרח עבה הצף על פני הים אך מחובר ליבשה וליריעת קרח. מדפי קרח נפוצים סביב אנטארקטיקה ומהווים שלוחה ימית של יריעות הקרח היבשתיות; הגדול והמפורסם שבהם הוא מדף הקרח רוס, הגדול משטחה של צרפת.
לשון קרח (Ice tongue) – שלוחה צרה, מוארכת ולעיתים מפותלת של קרחון, הבולטת מתוך קרחון יבשתי או מתוך זרם קרח אל תוך גוף מים – לרוב אגם גדול או ים. היא מהווה למעשה המשך דינמי של הקרחון, השומר על זרימתו גם לאחר היציאה מהערוץ ההררי או מהמערכת הקרחונית הראשית.
קרחונים אלפיניים (Alpine glacier) – קרחונים הנשלטים בעיקר על ידי הטופוגרפיה ההררית המקומית, ומתפתחים באזורים בעלי הקלה תלולה. הם נוצרים כאשר שלג מצטבר בעומק גבוה לאורך זמן, נדחס לקרח, ומתחיל לזרום באיטיות במורד העמק או המדרון.
קרחון עמק (Valley glacier) – קרחון הזורם לאורך עמק הררי קיים, בדומה לנהר קפוא. זהו אחד מסוגי הקרחונים הנפוצים באזורים הרריים, כגון הרי האלפים, ההימלאיה והאנדים. דוגמה מפורסמת היא קרחון אלטש שבשווייץ, שהוא הגדול מקרחוני האלפים.
קרחון הדום (Piedmont glacier) – קרחון עמק הגולש אל שטח מישורי רחב למרגלות רכס הרים, שם הוא נפרש לצורה המזכירה מניפה או אונה רחבה.
קרחון תלוי (Hanging glacier) – קרחון קטן המצוי על מדרון תלול או במצוק הררי מעל עמק ראשי. לעיתים חלקים ממנו קורסים ויוצרים מפולות קרח.
קרחון קרקסי (Cirque glacier) – קרחון קטן יחסית המתפתח בתוך שקע טבעי בצורת אמפיתיאטרון המכונה קרקס קרחוני, לרוב בראשי עמקים הרריים.

בנוסף, בתוך מערכות הקרח הגדולות קיימות יחידות דינמיות המתארות את זרמי הניקוז של הקרח ואת אזורי הקצה של הקרחונים.

זרם קרח (Ice stream) – אזור מואץ בתוך יריעת קרח שבו הקרח נע במהירות גבוהה משמעותית מהקרח הסובב אותו. זרמי קרח משמשים כערוצי ניקוז של יריעות קרח גדולות, ומובילים את עיקר מסת הקרח מן הפנים היבשתי אל השוליים ומדפי הקרח. תנועתם מושפעת מתנאי הבסיס, נוכחות מים תת-קרחוניים ולחץ הקרח.
קרחון מוצא (Outlet glacier) – זרם קרח המתנקז מיריעת קרח או כיפת קרח דרך עמק מוגדר.
קרחון גאות (Tidewater glacier) – קרחון מוצא שמסתיים ישירות בים או באגם וכולל תהליך התנתקות קרחונים.

כיפת הקרח ואכטנאיוקוטל שבאיסלנד – כיפת הקרח הגדולה באירופה
מדף הקרח רוס, אנטארקטיקה
קרחון גבריאל קירוס, צ'ילה

קרחון ימי

ערך מורחב – קרחון ימי

קרחון ימי הוא גוש קרח ענק, שניתק מקרחון יבשתי או ממדף קרח וצף בים. מאחר שצפיפות הקרח נמוכה מצפיפות המים, רק חלק קטן ממנו בולט מעל פני הים, בעוד שעיקר נפחו שקוע מתחת לפני המים. משום כך קשה לאמוד את גודלו המלא של הקרחון הימי על פי חלקו הגלוי בלבד.

קרחונים ימיים

קרחון ימי (Iceberg) – שלב מעבר חשוב במחזור החיים של קרחון יבשתי בדרכו אל האוקיינוס. קרחונים ימיים נוצרים בעקבות התנתקות גושי קרח מקרחונים יבשתיים וממדפי קרח בתהליך המכונה התנתקות קרחונים. צורותיו העיקריות הן:
- קרחון ימי טבלאי (Tabular iceberg) – קרחון ימי גדול במיוחד בעל צורה שטוחה יחסית ודפנות אנכיות, המזכירות לוח או שולחן. קרחונים אלה נוצרים בדרך כלל כאשר חלקים גדולים ממדפי קרח מתנתקים בבת אחת. הם מאופיינים בשטח פנים רחב במיוחד ובגובה אחיד יחסית מעל פני המים. קרחונים טבלאיים נפוצים בעיקר סביב חופי אנטארקטיקה.
- קרחון ימי טריזי (Wedge iceberg) – קרחון ימי בעל שפה תלולה וחדה בצדו האחד, ומדרון משופע ומתון יותר בצדו הנגדי. צורתו מזכירה טריז – גוף ההולך ונהיה דק יותר בכיוון אחד.
- קרחון ימי "רציף יבש" (Dry-dock iceberg) – קרחון ימי בעל שקערורית מרכזית או חלל דמוי אגן בחלקו העליון, שלעיתים מוקף בדפנות קרח מורמות. צורתו מזכירה רציף יבש (dry dock), ומכאן שמו. מבנה זה נוצר בעקבות הפשרה והתבלות לא אחידה של הקרח.
- קרחון ימי כיפתי (Dome iceberg) – קרחון ימי בעל צורה מעוגלת או כיפתית, לרוב ללא קצוות חדים או משטחים שטוחים בולטים. צורה זו נוצרת בעקבות תהליכי שחיקה, הפשרה והתעגלות של הקרח לאחר התנתקותו מקרחון או ממדף קרח.
- קרחון ימי מחודד (Pinnacle iceberg) – קרחון ימי המאופיין בצורת צריחים, מחטים או בליטות חדות הבולטות מעל פני המים. צורה זו נוצרת כאשר הקרחון עובר התבקעות ושחיקה לא אחידה, ולעיתים גם התהפכות, הגורמת לחשיפת חלקים פנימיים של הקרח. קרחונים מסוג זה נחשבים יציבים פחות מהקרחונים הטבלאיים.
- קרחון ימי גושי (Blocky iceberg) – קרחון בעל צורה גושית, כמעט קובייתית, ללא בליטות חדות או מבנים מורכבים. זהו לרוב שלב מעבר בין קרחון טבלאי שהתפרק לבין קרחון שעבר שחיקה משמעותית. צורה זו נחשבת יציבה יחסית אך פחות מאורגנת גאומטרית.
- Growler – שבר קרח ימי זעיר (לרוב בגובה של פחות ממטר אחד מעל פני המים), המסוכן במיוחד לניווט ימי בשל הקושי בזיהויו; מקור שמו הוא בצליל ה"נהימה" שהוא משמיע בעת שחרור אוויר כלוא בזמן הפשרתו.
- Bergy bit – גוש קרח ימי קטן עד בינוני, גדול מ-Growler אך קטן מקרחון ימי "רגיל". מהווה שלב ביניים בהתפרקות קרחונים גדולים יותר.

קרחון ימי נדחף על ידי שלוש ספינות של הצי האמריקאי במצר מקמרדו, אנטארקטיקה
קרחונים ימיים במפרץ דיסקו, גרינלנד
קרחון ימי לחופי האי באפין, קנדה

תצורות קרח קשורות

לצד הקרחונים עצמם קיימות תצורות קרח ותופעות קריוספריות נוספות, הקשורות להיווצרות קרח, לקפיאה ממושכת או לתהליכים גלציולוגיים. תצורות אלה אינן תמיד נחשבות לקרחונים במובן המדעי הצר, אך הן מהוות חלק חשוב ממערכת הקרח של כדור הארץ.

תצורות קרח יבשתיות

פירן (Firn) – פירן הוא שלב ביניים בין שלג טרי לבין קרח קרחוני דחוס. הוא נוצר כאשר שכבות של שלג רב-שנתי עוברות דחיסה הדרגתית תחת משקל השלג המצטבר מעליהן, תוך איבוד האוויר הכלוא בין גבישי השלג. חומר זה צפוף וקשה יותר משלג רגיל, אך עדיין אינו דחוס לחלוטין לקרח קרחוני.
שדה שלג (Snow field) – שטח נרחב המכוסה בשלג קבוע או כמעט קבוע לאורך רוב ימות השנה, בדרך כלל באזורים הרריים או קוטביים. בניגוד לקרחון, שדה שלג אינו בהכרח נע באופן משמעותי ואינו מוכרח להכיל קרח דחוס. שדות שלג עשויים להוות שלב מוקדם בהתפתחות קרחון, כאשר הצטברות השלג ודחיסתו נמשכות לאורך זמן. במקרים רבים הם מזינים קרחונים סמוכים במי הפשרה ובשלג נוסף.
קרחון סלעים (Rock glacier) – מסה של דרדרת סלעים, קרח וחומר קפוא נוסף, הזוחלת באיטיות במורד מדרון הררי. אף שהוא דומה לעיתים במראהו לקרחון רגיל, פני השטח שלו מכוסים בדרך כלל בשברי סלעים ואבנים, המסתירים את הקרח הפנימי. קרחוני סלעים נפוצים במיוחד באזורים קרים ויבשים יחסית, שבהם תנאי האקלים אינם מאפשרים היווצרות קרחונים גדולים רגילים. תנועתם איטית מאוד ונגרמת כתוצאה מעיוות הקרח הקפוא בתוך המסה הסלעית.
קרקע קפואה תמידית (Permafrost): שכבת קרקע, סלע או משקע שנותרת בטמפרטורה נמוכה מנקודת הקיפאון במשך שנתיים רצופות לפחות. שכבות אלו נפוצות באזורים קוטביים ותת-קוטביים, ולעיתים גם בפסגות הרים גבוהים. הקרקע הקפואה עשויה להכיל קרח בכמויות גדולות, והיא משפיעה באופן משמעותי על נוף הקרקע, על יציבות מבנים ותשתיות ועל מחזור הפחמן העולמי. הפשרת קרקע קפואה בעקבות התחממות האקלים עלולה לשחרר כמויות גדולות של גזי חממה, במיוחד מתאן ופחמן דו-חמצני.
טריז קרח (Ice wedge) – מבנה קרח אנכי או אלכסוני הנוצר בתוך קרקע קפואה תמידית, בעקבות חדירה חוזרת של מים לסדקים בקרקע וקפיאתם. התהליך מתחיל כאשר הקרקע הקפואה מתכווצת בטמפרטורות נמוכות מאוד ונוצרים בה סדקים. במהלך הפשרות עונתיות מים חודרים לסדקים, קופאים מחדש ומרחיבים אותם בהדרגה לאורך מחזורים רבים. עם הזמן נוצרים מבני קרח גדולים דמויי טריז, שעשויים להגיע לעומק של כמה מטרים ואף יותר. טריזי קרח מהווים מאפיין גאומורפולוגי אופייני לאזורי קפאת-עד, והם משפיעים על מבנה הקרקע ועל יציבותה.

תצורות קרח ימיות

קרח ים (Sea ice) – קרח הנוצר מקפיאת מי ים, בעיקר באזורי הקטבים. בניגוד לקרחונים, הנוצרים מהצטברות ודחיסה של שלג על פני היבשה, קרח ים נוצר ישירות מקיפאון של מים מלוחים. מתחת לשכבת הקרח נותר הים במצב נוזלי ברובו, בשל מליחות המים ותנועת האוקיינוסים. עוביו של קרח הים משתנה בהתאם לעונות השנה, לטמפרטורה ולתנועת הים. קרח ים ממלא תפקיד מרכזי במאזן האנרגיה של כדור הארץ בשל כושר ההחזרה הגבוה שלו (אלבדו), והוא משפיע על זרמי האוקיינוסים, האקלים העולמי ומערכות אקולוגיות קוטביות.
קרח צף (Drift Ice) – קרח ים חופשי הנע על פני האוקיינוס בהשפעת רוחות, זרמי ים וגלים. הוא מורכב מלוחות או מגושי קרח ים בגדלים משתנים, אשר אינם מחוברים באופן קבוע לחוף או למשטח קרח רציף. תנועתו המתמדת גורמת להתנגשויות, להתרחקות ולהצטברות של גושי הקרח באזורים שונים של האוקיינוס הקוטבי. כאשר גושי הקרח הצף נדחסים בצפיפות גבוהה ונערמים זה על גבי זה עקב לחץ ותנועה, נוצרת תצורה המכונה "קרח חבול" (Pack ice). באזורים מסוימים עשויים להיווצר גם רכסי לחץ קרחוניים כתוצאה מהתנגשות בין לוחות הקרח.
פוליניה (Polynya) – אזור של מים פתוחים או קרח דליל בתוך שטח המכוסה קרח ים, בעיקר באזורים קוטביים. פוליניות נוצרות כאשר רוחות חזקות, זרמי ים או עליית מים חמים יחסית מונעים היווצרות קרח או גורמים לשבירתו ולהרחקתו. פוליניות עשויות להיות זמניות או קבועות יחסית, והן בעלות חשיבות אקולוגית ואקלימית רבה. הן מאפשרות חילופי חום וגזים בין האוקיינוס לאטמוספירה, ומהוות אזורי מחיה חשובים ליונקים ימיים, לעופות ולפלנקטון באזורים קפואים.

תצלום אוויר המציג את פני השטח של קרח ים באוקיינוס הארקטי במהלך עונת ההפשרה. בתמונה נראות בריכות של מים מתוקים, הנוצרות על גבי משטח הקרח המלוח. המראה המנוקד, המזכיר "גבינה שווייצרית", ממחיש את התהליך שבו קרח הים הופך דק ופגיע יותר עם התחממות האזור.
קרח ים בחוג הארקטי
קרח צף בגרינלנד

מושגים בגלציולוגיה

ערך מורחב – גלציולוגיה

אזור הצטברות (Accumulation zone) – החלק העליון של קרחון שבו כמות השלג המצטברת לאורך השנה עולה על כמות הקרח המפשיר או המתנדף. באזור זה מתרחשים תהליכי דחיסה הדרגתיים של שלג והפיכתו לפירן ולאחר מכן לקרח קרחוני.
אזור אבלציה (Ablation zone) – החלק התחתון של הקרחון שבו מתרחשת איבוד מסה נטו – עקב התכה, המראה, שבירת קרח או התנתקות הקרחון. אזור זה מאזן את אזור ההצטברות ומהווה חלק מרכזי במאזן המסה של הקרחון.
קו שיווי המשקל (Equilibrium line) – הקו הדמיוני המפריד בין אזור ההצטברות לאזור האבלציה. מעליו יש עודף מסה של קרח, ומתחתיו יש איבוד מסה. מיקום הקו משתנה עונתית ובין שנים, ומהווה מדד חשוב לשינויי אקלים.
מאזן מסה של קרחון (Glacier mass balance) – ההפרש בין כמות הקרח והשלג שהקרחון צובר לבין הכמות שהוא מאבד לאורך זמן. כאשר ההצטברות גדולה מאיבוד המסה הקרחון גדל ומתפשט, ואילו כאשר האיבוד גדול מההצטברות הקרחון הולך ומצטמצם.
התנתקות קרחונים – תהליך שבו גושים גדולים מתנתקים מקצה קרחון ונופלים לים או לאגם, ויוצרים קרחונים ימיים. התהליך אופייני במיוחד לקרחוני גאות ולמדפי קרח.
סדק קרחוני (Crevasse) – שבר פתוח בקרחון הנוצר עקב לחצים מכניים בתוך מסת הקרח. סדקים נוצרים בעיקר באזורים שבהם הקרחון מואץ, משנה כיוון או נתקל בשינוי טופוגרפי.
מרוצת קרחון (Jökulhlaup) – שיטפון פתאומי ועוצמתי הנגרם עקב שחרור מהיר של מים מאגם תת-קרחוני או מהפשרה פתאומית של קרחון, לעיתים בעקבות פעילות געשית תת-קרחונית.
מפל קרח (Icefall) – אזור תלול בתוך קרחון שבו הקרח נע במהירות ומתעוות באופן שביר וכתוצאה מכך נוצרים בו סדקים רבים וגושי קרח מנותקים.
ליבת קרח (Ice core) – גליל קרח הנקדח מקרחונים או משכבות קרח יבשתיות ומשמש לחקר האקלים והאטמוספירה הקדומים באמצעות שכבות הקרח והבועות הכלואות בו.
קרח כחול (Blue ice) – קרח קרחוני צפוף ודחוס במיוחד, אשר סופג את רוב אורכי הגל של האור ולכן מקבל גוון כחול עמוק.
מורנה (Moraine) – ערמות של משקעים סלעיים (טין, חול וסלע) שהוסעו והושקעו על ידי קרחון.
קרקס קרחוני (Cirque) – שקע דמוי אמפיתיאטרון הנוצר בראש עמק הררי כתוצאה מסחיפה ובליה של קרחון.
מכתש קרחוני (Giant's kettle) – שקע עמוק ועגול בסלע, הנוצר כתוצאה מסחיפה של מי הפשרת קרחונים המסתחררים תחת לחץ ונושאים עמם אבנים וחצץ השוחקים את הסלע.
שקיעה איזוסטטית (Isostatic depression) – שקיעתן ההדרגתית של מסות יבשה כתוצאה ממשקלם העצום של יריעות הקרח המכסות אותן במהלך תקופות קרחוניות.
התרוממות איזוסטטית (Post-glacial rebound) – התרוממותן ההדרגתית של מסות יבשה לאחר הסרת המשקל העצום של יריעות הקרח כתוצאה מהפשרתן. התרוממות זו עשויה להימשך אלפי שנים, וכיום היא בולטת במיוחד באזורים שבעבר כוסו ביריעות קרח נרחבות, כגון סקנדינביה וקנדה.

היסטוריה של חקר הקרחונים

העניין המדעי בקרחונים החל להתפתח בהדרגה במהלך המאה ה-18 וה-19, עם התרחבות המחקר הגאולוגי והגאוגרפי באזורים ההרריים של אירופה. בראשית המחקר נתפסו הקרחונים כתופעה מקומית האופיינית לאזורי הרים גבוהים, אך במהלך המאה ה-19 החלו חוקרים להציע כי בעבר היו שטחים נרחבים של כדור הארץ מכוסים בקרח יבשתי נרחב.

אחד מראשוני החוקרים שעסקו באופן שיטתי בקרחונים היה הוראס בנדיקט דה סוסיר (אנ'), אשר חקר את הרי האלפים בסוף המאה ה-18 ותיעד תופעות קרחוניות שונות. בהמשך תרמו חוקרים נוספים להבנת תנועת הקרחונים, היווצרות מורנות ותהליכי סחיפה קרחונית.

פריצת הדרך המרכזית בחקר הקרחונים התרחשה במאה ה-19 עם עבודתו של לואי אגאסי, אשר ניסח את תאוריית עידן הקרח.^[1] אגאסי טען כי אזורים נרחבים באירופה ובאמריקה הצפונית כוסו בעבר ביריעות קרח עצומות, וכי תופעות כגון סלעים תועים, עמקים קרחוניים ומורנות הן עדויות להתפשטות קרחונית דרומה. רעיונותיו, שנחשבו תחילה שנויים במחלוקת, התקבלו בהדרגה והיוו בסיס להתפתחות הגלציולוגיה המודרנית.

במהלך סוף המאה ה-19 וראשית המאה ה-20 התפתח המחקר הכמותי של קרחונים. חוקרים החלו למדוד את קצב זרימת הקרח, את מאזן המסה הקרחוני, את השפעת הטמפרטורה והמשקעים על התקדמות ונסיגת קרחונים.^[2] במקביל התרחב המחקר לאזורי הקוטב, בעקבות משלחות מחקר לאנטארקטיקה וגרינלנד.^[3]

במאה ה-20 חוללה התפתחות הטכנולוגיה מהפכה בחקר הקרחונים. צילום אווירי, חישה מרחוק ולוויני מחקר אפשרו לעקוב אחר שינויים בקרחונים בקנה מידה עולמי. קידוחי ליבות קרח מאנטארקטיקה ומגרינלנד סיפקו מידע מפורט על הרכב האטמוספירה והאקלים לאורך מאות אלפי שנים, והפכו את הקרחונים לאחד ממקורות המידע המרכזיים בחקר האקלים הקדום. מחקרים אלו תרמו להבנת מחזורי ההתקרחנות של הרביעון (אנ'), ריכוזי גזי החממה בעבר והשינויים האקלימיים הטבעיים של כדור הארץ.

בתחילת המאה ה-21 הפך חקר הקרחונים לתחום מרכזי במדעי האקלים. מחקרים גלציולוגיים עוסקים כיום בין היתר בקצב הפשרת הקרחונים, ביציבות יריעות הקרח של אנטארקטיקה וגרינלנד, בתרומת הקרח היבשתי לעליית מפלס הים ובהשפעות שינויי האקלים על מערכות קרחוניות ברחבי העולם.^[4]

קרחונים ואקלים כדור הארץ

לקרחונים תפקיד מרכזי במערכת האקלים של כדור הארץ, והם משפיעים על מאזן האנרגיה, מחזור המים ומפלס פני הים. בשל רגישותם לשינויים בטמפרטורה ובכמות המשקעים, קרחונים נחשבים לאחד האינדיקטורים הטבעיים החשובים ביותר לשינויים אקלימיים בעבר ובהווה.^[5] התפשטותם ונסיגתם משקפות שינויים ארוכי טווח באקלים העולמי והאזורי, ולכן הם משמשים כלי מרכזי במחקר הפלאוקלימטולוגי ובחקר שינויי האקלים המודרניים.

פני השטח הבהירים של הקרח והשלג מתאפיינים באלבדו גבוה, כלומר ביכולת להחזיר חלק ניכר מקרינת השמש לחלל. תכונה זו גורמת לקירור פני השטח ומהווה חלק ממנגנון המשוב בין קרח לאקלים: התפשטות הקרחונים מגבירה את החזרת הקרינה ומעודדת התקררות נוספת, בעוד שנסיגת הקרחונים חושפת קרקע או מים כהים יותר הסופגים יותר קרינה ומגבירים את ההתחממות. מנגנון זה נחשב לאחד ממנגנוני האקלים המרכזיים בתקופות קרחוניות ותקופות בין-קרחוניות.^[6]

קרחונים מהווים מאגר מרכזי של מים מתוקים. מרבית המים המתוקים האצורים על פני כדור הארץ מצויים כיום ביריעות הקרח של אנטארקטיקה וגרינלנד. שינויים בנפח הקרח היבשתי משפיעים ישירות על מפלס הים העולמי. במהלך תקופות קרחוניות ירד מפלס הים בעשרות ואף בלמעלה ממאה מטרים בשל אגירת מים בכיפות הקרח היבשתיות, בעוד שבתקופות התחממות מואצת הפשרת קרחונים תורמת לעליית מפלס הים. בשיא התקופה הקרחונית האחרונה, מפלס הים הגלובלי היה נמוך בכ-125 מטרים מזה הנוכחי.^[7]

לתנודות במסות הקרח תפקיד מרכזי במחזורי האקלים של תור הרביעון. במהלך תקופות ההתקרחנות מתפשטות יריעות הקרח על פני חלקים נרחבים של אמריקה הצפונית, צפון אירופה ואסיה, בעוד שבתקופות בין-קרחוניות נסוגים הקרחונים לאזורי הקטבים וההרים הגבוהים. תנודות אלו קשורות בין היתר למחזורי מילנקוביץ', המתארים שינויים מחזוריים במסלול כדור הארץ ובזווית הנטייה שלו, המשפיעים על פיזור קרינת השמש על פני כדור הארץ ובכך על מחזורי ההתקרחנות.^[8]

מאז המהפכה התעשייתית נרשמת נסיגה מואצת של קרחונים באזורים רבים בעולם, לרבות בהרי ההימלאיה, האלפים, האנדים ובאזור הארקטי.^[9] תהליכים אלו נתפסים כאחת העדויות הבולטות להתחממות הגלובלית בת זמננו. נוסף על תרומתם לעליית מפלס הים, שינויים בקרחונים משפיעים על מערכות אקולוגיות, על זמינות מקורות מים ועל הסיכון למפולות קרח, שיטפונות קרחוניים והתמוטטות אגמים פרו-קרחוניים.