Ein thermoelektrischer Strahlungsbilanzmesser zur Bestimmung der in oberflächennahen Eisschichten eines Gletschers absorbierten Strahlungsenergie

Zusammenfassung

Zur Untersuchung der Abnahme der Strahlungsbilanz in den oberflächennahen Schichten eines Gletschers wurde ein thermoelektrischer Strahlungsbilanzmesser gebaut. Er hat eine Empfängerfläche von nur 7,5 mm Durchmesser. Durch seine kleine Ausführung wird eine fast störungsfreie Messung der Strahlungsbilanz in der Oberschicht des Eises möglich, woraus eine direkte Berechnung des Energieumsatzes in dieser Schicht erfolgen kann. Weiter werden einige Hinweise zur Berechnung der optimalen Drahtquerschnitte der zwischen den Empfängerflächen befindlichen Thermosäule gegeben.

Die in reinem Gletschereis ausgeführten Strahlungsbilanzmessungen ergaben in der oberflächennahen Schicht (0 bis 20 cm) einen mittleren Extinktionskoeffizienten von 0,14 cm⁻¹. In Tiefen unter 20 cm ist der Extinktionskoeffizient konstant 0,0184 cm⁻¹. In 1 bis 2 cm Eistiefe sind bereits 50% des Energieangebotes an der Oberfläche absorbiert; in 10 cm Tiefe sind nur noch 10% der Oberflächenenergie vorhanden. Damit nimmt die Strahlungsbilanz in der Oberschicht etwas stärker ab als die Totalstrahlung, die mit einem kugelförmigen Empfänger gemessen wird.

Summary

A thermoelectric instrument was built to investigate the drop of radiation balance in the top ice layers of a glacier. The radiation sensitive area of the instrument has a diameter of no more than 7,5 mm and allows nearly undisturbed measurement of the radiation balance. The data obtained permit a direct calculation of the energy transformations taking place in these layers. Calculations are given of the optimum wire size for the thermoelectric elements between the two receiver plates.

Measurements were made in pure glacier ice. The average extinction coefficient in the layers from 0 to 20 cm depth was found to be 0,14 cm⁻¹. Below that depth the extinction coefficient assumes a constant value of 0,0184 cm⁻¹. Half of the incident energy is absorbed in the first 1 or 2 cm. At a depth of 10 cm only 10 percent of the energy remain. Thus the radiation balance decreases somewhat more sharply than the short-wave radiation measured with a spherical receiver.

Résumé

On a construit un appareil de mesure thermoélectrique du bilan de rayonnement pour étudier la diminution de ce bilan dans les couches voisines de la surface d'un glacier. Il a une surface réceptrice d'un diamètre de 7,5 mm seulement; sa petitesse permet une mesure du bilan de rayonnement dans la couche superficielle de la glace sans y apporter de trouble essentiel, d'où résulte un calcul direct de l'échange d'énergie dans cette couche. On donne quelques indications concernant le calcul des sections les plus favorables des conducteurs de l'élément thermoélectrique placé entre les surfaces réceptrices.

Les mesures faites dans la glace pure de glacier ont fourni pour la couche voisine de la surface (0 à 20 cm) un coefficient moyen d'extinction de 0,14 cm⁻¹; au-delà de 20 cm, le coefficient est constant et égal à 0,0184 cm⁻¹. A une profondeur de 1 à 2 cm, le 50% de l'énergie incidente est déjà absorbé, à une profondeur de 10 cm le 90%. Ainsi le bilan de rayonnement diminue dans la couche superficielle un peu plus rapidement que le rayonnement global mesuré par récepteur sphérique.