1990. Được xuất bản dưới sự cho phép của NXB IAHS)
7.9.4 Dòng chảy từ những vùng bị đóng băng
ở những vùng núi cao, một kích thước nước băng tan khá lớn tạo nên sự biến đổi dòng chảy được kết hợp với sự có mặt của những dòng sông băng, tầm quan trọng về mặt thuỷ văn của chúng được thừa nhận một cách rộng rãi (ví dụ IAHS, 1973, 1975, 1982; Young, 1985; Gurnell và Clark, 1987). Như ở những vùng có tuyết phủ, thủy văn học của những lưu vực bị đóng băng trên một phạm vi lớn, được kiểm soát bởi nhiệt độ. Tương tác giữa những sự biến đổi trong sự cung cấp năng lượng và những sự biến đổi số lượng và kiểu giáng thuỷ (mưa hoặc tuyết) dẫn tới những sự biến đổi hoặc trong sự tạo ra của nước tan chảy hoặc trong lượng trữ của băng và tuyết bên trong lưu vực. Những thay đổi trong sự cân bằng giữa sự tạo ra nước tan chảy và lượng trữ từ năm này đến năm khác có nghĩa rằng tổng lượng dòng chảy hàng năm có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn giáng thuỷ hàng năm. Nói cách khác, những lưu vực bị đóng băng, giống như những lưu vực với những lớp phủ tuyết lâu dài, có
thể trải qua những sự thay đổi trong lượng trữ tuyết và băng giữa các năm.
Tuy nhiên lượng trữ tuyết và băng, nước lỏng có thể được trữ trong những dòng sông băng và những hồ ở ven dọc theo bờ sông. Hơn nữa, sự thay đổi hình thái học của khối nước đá sông băng bên trong mà nước chảy, sự tích trữ và sự tương tác động học giữa băng trong sông băng và nước lỏng được trữ trong nó làm phức tạp hơn những sự biến đổi của dòng chảy từ những lưu vực bị đóng băng. Dòng chảy từ những vùng như vậy cũng được đặc trưng bởi những trận lũ bùng nổ, được tạo ra bởi sự giải phóng đột ngột của những số lượng lớn nước trữ bên trong, bên dưới hoặc dọc theo các sông băng.
Những đặc trưng của dòng chảy sông băng
Dòng chảy sông băng như vậy được đặc trưng bởi hai thành phần chính: một thành phần tuần hoàn được tạo ra do chế độ nước tan chảy được điều khiển theo nhiệt độ và tạo ra sự biến đổi từng mùa và hằng ngày và một thành phần không tuần hoàn, do sự xuất hiện của hoặc những sự kiện thời tiết cực hạn hoặc những sự giải phóng đột ngột của nước từ hệ thống lưu vực băng giá. Ngoài ra, những sự biến đổi dòng chảy dài hạn có thể phản ánh những khía cạnh của sự biến đổi khí hậu và thay đổi khí hậu.
Hình 7.37 chỉ ra chu kỳ ngày đêm của dòng chảy nước tan chảy. Tuy nhiên, nó cũng minh họa rằng trong thời gian phần đầu tiên của mùa băng tan có một sự tăng thành phần 'dòng chảy cơ sở' của dòng chảy trên đó chu kỳ ngày đêm này được đặt lên trên cùng. Rothlisberger và Lang (1987) đã đề suất rằng dòng chảy cơ sở từ những lưu vực bị đóng băng gồm có dòng chảy nước ngầm, dòng chảy từ những hốc bị đầy nước bên trong băng, dòng chảy từ nước tầng chứa nước tuyết hạt tan chảy cung cấp ở vùng tích trữ của sông băng và hệ thống thoát bình thường từ các hồ. Hai ông cũng đã đề suất rằng thành phần 'dòng chảy nhanh' mà sự biến đổi của nó được đặt lên trên dòng chảy cơ sở, gồm có thành phần thoát nước nhanh chóng của nước tan chảy của ngày đó, tức là nước tan chảy rút kiệt ở trên và ở dưới băng từ phần thấp nhất của lưu vực và nước tan chảy từ phần tuyết tự do của sông băng mà rút kiệt qua sự vận chuyển tới các ống dẫn dưới băng.
Sự biến đổi theo mùa của dòng chảy đã xác định một chế độ dòng chảy đơn giản thường thấy (Xem mục 7.6). Một sự tăng của lưu lượng trong thời gian mùa hè phản ánh một cách rộng rãi rằng sự tăng theo mùa của năng lượng tan chảy sẵn có, mặc dầu sự tính toán thời gian chi tiết của những sự biến đổi dòng chảy cũng phản ánh sự phát triển tăng dần lên của hệ thống thoát sông băng trong thời gian mùa tiêu mòn sông băng và sự xây dựng lên của lượng trữ dòng chảy cơ sở, như đã được mô tả ở trên.
Những sự biến đổi không tuần hoàn của dòng chảy từ những lưu vực bị đóng băng được minh họa bằng ví dụ bởi lưu lượng lũ cao khác thường do (a) Những thời kỳ tan chảy rất nhanh trong một tuần hoặc trong thời gian dài hơn nữa và cho phép tạo nên những tốc độ cao của dòng chảy cơ sở cũng như của dòng chảy nhanh, (b) sự xuất hiện của trận mưa cường độ cao tột bậc, đặc biệt vào cuối buổi chiều khi dòng chảy nước băng tan cực đại, hoặc (c) những sự giải phóng đột ngột của nước ('Jokulhlaup' là thời hạn băng đảo) mà đã được giữ trong lượng trữ bên trong sông băng, hoặc như những hồ bề mặt trên hoặc kề bên băng, hoặc bị ngăn lại sau bởi băng ở những thung lũng sông nhánh. Trong một số trường hợp sự bùng nổ lũ có vẻ được thúc đẩy khi
nước tan chảy đằng sau đập nước băng giá đạt đến một độ cao tới hạn. Sau đó, nếu sự phát sinh nước tan chảy tương tự nhau giữa các mùa, sự tái diễn nước jokulhlaup có thể đảm nhiệm một dạng hàng năm hoặc hai năm một lần gần như tuần hoàn mà có thể được dự đoán (ví dụ Bezinge, 1987; Konovalov, 1990). Những trận lũ bùng nổ sông băng là một đặc trưng theo từng mùa của đa số các vùng núi cao, ở Alps Châu Âu đã được tìm thấy rằng 95% của chúng xuất hiện từ Tháng sáu qua Tháng chín (Tufnell, 1984).
Cuối cùng, những sự biến đổi dài hạn của dòng chảy sông băng, mà kết quả chủ yếu từ những thay đổi dài hạn của khí hậu, là một hỗn hợp của những ảnh hưởng tư- ơng phản. Những thời kỳ của thời tiết mùa hè ấm áp hơn liên tục dẫn đến sự tiêu mòn sông băng được tăng cường và tạo nên những giá trị dòng chảy cao, trong khi mà một chuỗi những mùa hè mát mẻ chiếm ưu thế lượng trữ được tăng lên và tạo nên dòng chảy thấp. Tuy nhiên, việc di chuyển băng liên tục gây ra sự co lại của những khu vực thấp hơn của những sông băng. Một khi những điều đó xuất hiện là những khi tốc độ tan chảy cao nhất. Những sự biến mất của sông tăng dần lên dẫn đến một sự tổn thất tương ứng của tiềm năng cho sản sinh lượng nước tan chảy (Rothlisberger và Lang, 1987). Martinec và Rango (1989) đã mô hình hoá ảnh hưởng của sự ấm lên toàn cầu ở những vùng núi ở Canada, USA và Switzerland và đề suất rằng những ảnh hưởng chính đến dòng chảy đỉnh do sự tan chảy sớm hơn vào mùa xuân. Sự tan chảy như vậy xuất hiện khi những sự tổn thất dòng chảy nhỏ hơn và dẫn đến một thể tích dòng chảy được tăng từng mùa vào khoảng 10%. Với một sự tăng nhiệt độ không khí 20C, đã mô hình hoá những đỉnh lũ mùa hè ở Himalaya của trung tâm Nepal nhiều hơn gấp đôi nếu diên tích sông băng bao phủ còn lại không thay đổi, và sự tăng khoảng 30% nếu có một sự giảm cùng xảy ra trong diện tích sông băng bao phủ (Fukushima và những người khác, 1991).