Study of Johnsons Glacier (Livingston Island, Antarctica) by means of shallow ice cores and their tephra and by analysis of 137Cs content

• Main Authors: Furdada i Bellavista, Glòria, Pourchet, M., Vilaplana, Joan Manuel
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: Universitat de Barcelona 1999
• Subjects: Austral; Deception Island; Ela; Johnsons; Johnsons Glacier; Livingston Island; Antarc*; Antarctica; Ice cap; ice core
• Online Access: http://www.raco.cat/index.php/ActaGeologica/article/view/75660

Amb l’objectiu de monitoritzar la dinàmica del casquet glacial de l’Illa de Livingston, el Departament de Geodinàmica i Geofísica de la Universitat de Barcelona va iniciar campanyes de mesura anuals a la glacera de Johnsons durant l’estiu austral de 1994-95. Durant aquesta campanya de camp es van dur a terme 10 sondejos de gel poc profunds, amb recuperació de testimoni continu, mostrejats ve rt icalment amb una sonda manual. Els objectius eren detectar la capa de cendres volcàniques dipositades a la superfície de la glacera, que s’atribueixen a l’erupció piroclàstica de l’illa Decepción de 1970, actualment interestratificada, ve r i ficar si aquesta capa pot ser utilitzada com a nivell guia, identificar l’horitzó enriquit en el radioisòtop 137Cs acumulat en l’estrat de neu corresponent a l’any 1965, actualment també interestratificada, utilitzar aquest nivell isòcron per comprovar la datació de la capa de cendres de 1970 i calcular la línia d’equilibri de la glacera i el seu balanç de massa mitjà per als últims 28 anys (1965-1993). L’ estratigrafia dels testimonis de gel dels sondejos, les seves corbes de densitat acumulada i les temperatures quasi isotermes del gel enregistrades confi rmen que la glacera de Johnsons és temperada. El vent, l’escalfament produït per la radiació solar i l’aigua líquida són els agents principals que controlen la redistribució horitzontal i ve rtical de les partícules, tant volcàniques com crioclàstiques, que sedimenten a la superfície de la glacera i hi romanen inter estratificades. Per causa d’aquesta redistribució, la capa de cendres no sempre és un bon nivell de referència. La posició altitudinal de la línia d’equilibri (ELA) el 1993, obtinguda de l’anàlisi per espectrometria del radioisòtop 137Cs, varia des de 200 m s.n.m fins a 250 ms.n.m. Això implica un ascens en l’altitud de la línia d’equilibri des de l’inici de la dècada de 1970 fins a l’actualitat. La diferent orientació dels vessants de la glacera de Johnsons respecte als vents predominants del NE provoca importants diferències locals en l’acumulació de neu que, localment, fa variar l’altitud de la línia d’equilibri. Als testimonis de gel estudiats el 137Cs sempre es troba associat a les partícules de la capa de cendres de 1970. Això implica l’existència d’un important episodi d’ablació en tota l’àrea mostrejada (com a mínim fins a una altitud de 330 m s.n.m.) que es va produir sincrònicament al dipòsit de la capa de cendres de 1970 o amb posterioritat. Una estimació a grans trets del balanç de massa indica un elevat gradient d’acumulació en funció de l’increment d’altitud de la glacera. With the aim of monitoring the dynamics of the Livingston Island ice cap, the Departament de Geodinàmica i Geofísica of the Universitat de Barcelona began yearly surveys in the austral summer of 1994-95 on Johnsons Glacier. During this field campaign 10 shallow ice cores were sampled with a manual ve rtical ice-core drilling machine. The objectives were: i) to detect the tephra layer accumulated on the glacier surface, attributed to the 1970 Deception Island pyroclastic eruption, today interstratified; ii) to verify wheter this layer might serve as a reference level; iii) to measure the 137Cs radio-isotope concentration accumulated in the 1965 snow stratum; iv) to use the isochrone layer as a mean of verifying the age of the 1970 tephra layer; and, v) to calculate both the equilibrium line of the glacier and average mass balance over the last 28 years (1965-1993). The stratigraphy of the cores, their cumulative density curves and the isothermal ice temperatures recorded confirm that Johnsons Glacier is a temperate glacier. Wind, solar radiation heating and liquid water are the main agents controlling the ve rtical and horizontal redistribution of the volcanic and cryoclastic particles that are sedimented and remain interstratified within the glacier. It is because of this redistribution that the 1970 tephra layer does not always serve as a very good reference level. The position of the equilibrium line altitude (ELA) in 1993, obtained by the 137Cs spectrometric analysis, varies from about 200 m a.s.l. to 250 m a.s.l. This indicates a rising trend in the equilibrium line altitude from the beginning of the 1970s to the present day. The varying slope orientation of Johnsons Glacier relative to the prevailing NE wind gives rise to large local differences in snow accumulation, which locally modifies the equilibrium line altitude. In the cores studied, 137Cs appears to be associated with the 1970 tephra layer. This indicates an intense ablation episode throughout the sampled area (at least up to 330 m a.s.l), which probably occurred synchronically to the 1970 tephra deposition or later. A rough estimate of the specific mass balance reveals a considerable accumulation gradient related to the increase with altitude.