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The Possible Importance of Electrical Forces in the Development of Snow Cornices

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

J. Latham
Affiliation:
Physics Department, University of Manchester Institute of Science and Technology, Manchester M60 IQD, England
J. Montagne
Affiliation:
Earth Sciences Department, Montana State University, Bozeman, Montana 59715, U.S.A.
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Abstract

Measurements were made of the vertical electric field Strength around snow cornices on Bridger Ridge (2 590 m a.s.l.) in the Bridger Range, South-western Montana. The fields were considerably enhanced, owing to the exposed position of the cornices, but were nevertheless appreciably lower than those shown by Latham and Saunders (1970[b]) to be necessary in order to provide significant additional bonding when ice crystals collide with an ice surface. However, measurements made on Bridger Ridge and neighbouring Bangtail Ridge showed that the charges carried on snow crystals saltating over the surface of cornices were close to their limiting values.

Rough calculations indicated that pressure melting is unlikely to be of importance in the development of snow cornices formed from granular crystals, that frictional melting is probably significant only at fairly low temperatures and moderately high wind velocities, and that strong electrostatic forces between highly charged snow crystals saltating over the surface of a cornice may be sufficient to provide bonding where the crystal velocities are comparatively low.

On a mesuré le champs électriques verticaux autour de corniches de neige sur le Bridger Ridge (altitude a 590 m) dans la chaîne de Bridger dans le Sud Ouest du Montana. Les champs étaient considérablement exagérées par la situation exposée des corniches, mais restèrent néanmoins sensiblement inférieurs aux valeurs qui sont nécessaires, comme l'ont montré Latham et Saunders (1970[b]), pour provoquer une liaison supplémentaire significative lorsque les cristaux de glace rencontrent la surface. Cependant des mesures faites sur le Bridger Ridge et au voisinage du Bangtail Ridge ont montré que les charges portées par les cristaux de neige en saltation sur la surface des corniches étaient tout prés de leur valeur limite.

Des calculs approximatifs indiquent que la fusion par pression ne joue probablement pas un rôle important dans le développement des corniches de neige formées de cristaux sphériques, que la fusion par friction ne joue vraisemblablement un rôle significatif que par basses températures et par vitesses de vents élevées, et que les importantes forces électrostatiques entre les cristaux de neige en saltation fortement chargés sur la surface de la corniche peuvent suffir à expliquer leur fixation sur la liste sous le vent de la crête principale, où les vitesses des cristaux sera comparativement faible.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Messungen der vertikalen elektrischen Feldstärke wurden an Wächten am Bridger Ridge (2 590 m) in der Bridger Range, Südwest Montana, vorgenommen. Die Felder waren infolge der exponierten Lage der Wächten beträchtlich erhöht; sie waren aber trotzdem erheblich niedriger als solche, die nach Latham und Saunders (1970[b]) nötig sind, um beim Zusammentreffen von Eiskristallen mit einer Eisoberfläche merkliche zusätzliche Bindung zu bewirken. Dennoch zeigten die Messungen am Bridger Ridge und am benachbarten Bangtail Ridge, dass die Ladungen der über die Oberfläche der Wächten wirbelnden Schneekristalle nahe an ihren Grenzwerten lagen.

Überschlagsrechnungen zeigten, dass hei der Entstehung von Wächten aus körnigen Kristallen das Druckschmelzen wahrscheinlich keine wichtige Rolle spielt, dass das Schmelzen auf Grund von Reibung vermutlich nur bei tiefen Temperaturen und hohen Windgeschwindigkeiten bedeutsam ist und dass starke elektrostatische Kräfte zwischen hochaufgeladenen Schneekristallen, die über die Oberfläche dieser Wächten wirbeln, ausreichen können, um die Bindung an der leeseitigen Kante der Wächten herzustellen, wo die Geschwindigkeit der Kristalle verhältnismässig gering ist.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1970
Figure 0

Fig. 1.View northward along Bridger Ridge showing cornice research area, Brider Range. Montana. Structures are used for, cornue control by redirecting wind.

Figure 1

Fig. 2.Typical snow cornice an Bridger Ridge, on which the studies were conducted.

Figure 2

Table I.The electric field strengthE at various distances D from the summit of three cornices on bridger ridge

Figure 3

Table II.The wind speed U which cannot he exceeded at a temperature T if refreezini of a water layer of thickness X is to occur (L = 5 × 10-4m) U m s-1

Figure 4

Table III.The reduction of melting point Δt produced by the impacts of a snow crystal with a cornice at velocity U

Figure 5

Table IV.The thickness X of a water later produced when a snow crystal slides over a cornice with a velocity U at a temperature T. L = 5 × 10-4 m