Studie über die Strahlungsvorgänge auf Gletschern

Zusammenfassung

Es wird diskutiert, in welcher Weise Angaben der Strahlungsbilanz auf die Beurteilung des Wärmeumsatzes der Gletscher anwendbar sind. Die Strahlungsverhältnisse über die Dauer eines Tages können dargestellt werden als:

• 1. Tagessumme der Strahlungsbilanz;

• 2. Summe der zur Oberfläche gerichtetenS+D+A und Summe der nach aufwärts gerichteten (S+D)r+E Strahlungsströme;

• 3. Teilsumme der kurzwelligenS+D−(S+D)r und der langwelligen −E+A Tagesbilanz;

• 4. Teilsumme der positivenQ ₊-Bilanz und Teilsumme der negativenQ ₋-Bilanz.

Da kurz- und langwellige Strahlungskomponenten einerseits im Eis, anderseits im Firn und Schnee ganz verschiedene Absorption erleiden, ist es vorteilhaft, eine Trennung zwischen beiden vorzunehmen. Langwellige Strahlungsumsätze gehen praktisch an der Oberfläche vor sich. Die kurzen Wellen der Sonnen-und Himmelsstrahlung dagegen durchdringen zu einem Teil die Oberfläche und führen zu beträchtlichen Absorptionen in den obersten Schichten. Hiezu werden am Beispiel von reinem Gletschereis und von wasserdurchtränktem Firn die Absorptionen auf Grund von Messungen während der Sommer 1955 und 1956 in der oberflächennächsten Schicht dargestellt. Da sich die durch sie hervorgerufenen Schmelzvorgänge aus der kurzwelligen Strahlungsbilanz herleiten lassen, ist es vorteilhaft, die Strahlungssummen der kurzwelligen und der langwelligen Bilanz eines Tages getrennt anzugeben bzw. Angaben der Tagessummen der Strahlungsbilanz durch solche der Globalstrahlung und einiger Albedomessungen untertags zu ergänzen. Hiemit ist eine Aufgliederung des Schmelzvorganges auf Oberflächen- und interne Ablation möglich. An hellem, stark luftblasenhaltigem Gletschereis kann diese vertikale Aufteilung der Ablation durch die Bildung von stark zerklüftetem Eis in der oberflächennahen Schicht beobachtet werden. Eine einwandfreie Bestimmung der Ablation muß daher auch diesem internen Massenverlust Rechnung tragen, wozu außer dem Einsinken der Oberfläche auch noch die Dichte und die Veränderung des Eisgehaltes in diesen Schichten erfaßt werden müssen.

Summary

The author discusses how indications of the radiation balance can be applied to the interpretation of the heat economy of glaciers. Radiation conditions over the duration of a day can be represented by:1. daily amount of the radiation balance, 2. totals of the radiation fluxes directed to the ground (S+D+A) and of, the directed upwards [(S+D)r+E], 3. partial sums of the short-wave [(S+D)−(S+D)r] and long-wave (−E+A) balance of a day, 4. partial sums of the positive (Q ₊) and partial sums of the negative (Q ₋) radiation balance.

Short-and long-wave components of radiation suffering different absorption in ice or in firn and snow should be considered separately. Exchange of long-wave radiation practically takes place at the surface. The short waves of solar and sky radiation on the other hand penetrate partially the surface and lead to considerable amounts of absorption in the uppermost layers. By the example of pure glacier ice and watery firn the absorptions are represented on the basis of measurements carried out in the layer next to the surface during the summers 1955 and 1956. As the melting processes brought about by these absorptions can be deduced from the short-wave radiation balance, it will be advantageous to indicate separately the radiation quantities of the short-wave and of the long-wave balance of a day, respectively to supplement indications of daily totals of radiation balance by those of global radiation and of same albedo measurements during the day. In this way determined parts of the melting process can be attributed to the surface and to the internal ablation respectively. With clear glacier ice containing many air bubbles, this vertical partition of the ablation can be observed by the formation of very rugged ice in the surface-near layer. Therefore, an accurate determination of the ablation must take into account also this internal loss of mass, which requires considering, beside the sinking of the surface, also the density and the variation of ice contents in these layers.

Résumé

Le but de l'étude est de définir de quelle façon les données du bilan de rayonnement s'appliquent à l'économie calorifique des glaciers. Les conditions de rayonnement au cours du jour sont représentées par: 1. Somme du bilan radiatif; 2. somme du flux radiatif dirigé vers le glacier et somme du flux émis par lui; 3. sommes partielles du bilan diurne à petites et à grandes longuers d'onde; 4. sommes partielles du bilan positif et du bilan négatif.

Comme les composantes du rayonnement à petites et à grandes longueurs d'onde ne subissent pas les mêmes effects d'absorption, aussi bien dans la glace que dans le névé, il est avantageux de les distinguer. Les échanges radiatifs à grande longueur d'onde se font pratiquement à la surface; les radiations courtes du rayonnement solaire et céleste traversent partiellement la surface et sont absorbées surtout dans les couches supérieures. Exemple d'absorption de la glace pure et du névé trempé par mesures, effectueées pendant les étés de 1955 et de 1956 dans les couches superficielles. Comme les processus de fusion qui en résultent se déduisent du bilan à petites longueurs d'onde, il est préférable de séparer les sommes diurnes des rayonnement à petite et à grande longueur d'onde ou de compléter les données radiatives par celles du rayonnement global et de mesures de l'albédo; il est possible de la sorte d'estimer séparément les quotes-parts internes et superficielles de l'ablation. Cette répartition verticale de l'ablation s'observe dans la glace claire et riche en bulles de gaz par la formation de glace disloquée dans la couche voisine de la surface. Une détermination exacte de l'ablation doit par conséquent tenir compte de cette perte interne en considérant aussi le tassement superficiel ainsi que la densité et la modification de la glace de ces couches.