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Accumulation distribution in terre adélie, antarctica: effect of meteorological parameters

Published online by Cambridge University Press:  20 January 2017

P. Pettre
Affiliation:
Centre National de Recherche Meteorologiques, 31057 Toulouse Cedex, France
J.F. Pinglot
Affiliation:
Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l’Environnement, 38402 Saint-Martin-d’Hères Cedex, France
M. Pourchet
Affiliation:
Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l’Environnement, 38402 Saint-Martin-d’Hères Cedex, France
L. Reynaud
Affiliation:
Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l’Environnement, 38402 Saint-Martin-d’Hères Cedex, France
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Along the 1040 km extending from Cape Prud’homme (lat. 66°41’S., long. 139°55’ E.), near Dumont d’Urville station, to Dome C (lat. 74°39’S., long. 124°10’E.), the variations in annual accumulation can be analysed by a division of the entire data set into three sub-sets depending on the types of measurements and the character of the spatial distribution. Along the first 33 km, from the coast to stake E40, annual measurements show considerable inter-annual variability, 52% of which can be explained by the spatio-temporal homogeneity of the balance distribution. However, we obtain a better result (64%) for the fluctuation homogeneity standardized using the standard deviation. This means that there is a strong space-time dis-tribution structure, characterized by an equal variation of the balance around the mean value specific to each location. This is so in spite of the existence of considerable surface roughness (sastrugi), the influence of which should be reduced by averaging values around each stake. From stake E40 to stake R60, a distance of 170 km, the almost periodic oscillations in the accumulation with a wavelength close to 40 km can be explained by the formation of a gravity-inertia wave, disturbing the geostrophic equilibrium, occurring at the break in slope 200 km from the coast. The very low values of accumulation for stakes D55 and D58S show that the oscillations were almost stationary during the study period (about 25 years). Finally, along the 840 km from stake R60 to Dome C we can observe a decrease in accumulation resulting from the decrease in mean temperature.

Résumé

Résumé

Sur les 1040 km de Cap Prud’homme (66°41’S., 139°55’E.) situé à proximité immédiate de la station Dumont d’Urville à Dôme C (74°39’S., 124°10’E.) les variations de l’accumulation annuelle peuvent être analysées en partitionant l’ensemble des données en trois sous-ensembles en fonction des types de mesures et des caractères de distribution spatiale. Sur les 33 premiers km, de la côte à la balise E40, les mesures recueillies chaque année montrent une grande variabilité interannuelle dont une partie (52%) peuvent être expliquée par l’homogénéité de distribution du bilan. Cependant on obtient un meilleur score (64%) pour l’homogénéité de la fluctuation normée par l’écart type. C’est-à-dire qu’il existe une forte structure de répartition spatio-temporelle caractérisée par une variation identique du bilan autour de d’une important rugosité de surface (sastrugi), dont il la moyenne propre à chaque site. Ceci malgré l’existence conviendrait de réduire l’influence en moyennant les mesures autour de chaque balise. De E40 à R60, sur 170 km, les oscillations quasi périodiques de l’accumulation avec une longueur d’onde voisine de 40 km peuvent s’expliquer par la formation d’une onde de gravité inertie perturbant l’équilibre géotropique prenant son origine à la rupture de pente vers 200 km de la côte. Les très faibles valeurs de l’accumulation pour les stations D55 et D58S indiquent que ces oscillations sont sensiblement stationnaires durant la période étudiée (25 ans environ). Enfin sur les 840 km de R60 à Dôme C on peut observer la décroissance de l’accumulation entraînée par la diminution des températures moyennes.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Entlang des 1040 km langen Profils von Cape Prud’homme (66°41’ südl. Br., 139°55’ östl. L.) nahe der Station Dumont d’Urville zum Dome C (74°39’ südl, Br., 124°10’ östl. L.) können die Schwankungen der jährlichen Akkumulation durch Unterteilung des gesamten Datensatzes in drei Teilsätze in Abhängigkeit von den Messverfahren und vom Charakter der räumlichen Verteilung analysiert werden. Längs der ersten 33 km, von der Küste bis Pegel E40, zeigen die jährlichen Messungen eine beträchtliche Schwankungsbreite während des Jahres; 52% davon können mit der raum-zeitlichen Homogenität der Bilanzverteilung erklärt werden. Ein besseres Ergebnis (64%) für die standardisierte Schwankungshomogenität lässt sich jedoch gewinnen, wenn man die Standardabweichungen heranzieht. Das bedeutet, dass eine starke raum-zeitliche Verteilungs-struktur vorliegt, die sich durch eine gleichmässige Schwankung der Bilanz um den für jede Stelle spezifischen Mittelwert charakterisieren lässt. Dies gilt trotz einer erheblichen Oberflächenrauhigkeit (Sastrugi), deren Einfluss sich durch Mittelung der Werte im Umfeld jedes Pegels verringern sollte. Von Pegel E40 bis Pegel R60, auf eine Strecke von 170 km, können die nahezu periodischen Oszillationen in der Akkumulation mit einer Wellenlänge bei 40 km durch die Bildung von Schwerkraft-Trägheits-Wellen erklärt werden, die das geostrophische Gleichgewicht stören, das am Gefällsbruch 200 km von der Küiste auftritt. Die sehr niedrigen Akkumulationswerte für die Pegel D55 und D58S zeigen, dass die Oszillationen während der Untersuch-ungsperiode (25 Jahre) nahezu stationär waren. Längs der 850 km von Pegel R60 bis Dome C schliesslich ist eine Abnahme der Akkumulation infolge der Abnahme der Mitteltemperatur zu beobachten.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1986
Figure 0

Fig. 1 Map of Antarctica showing the Terre Adélie area and the sampling traverse.

Figure 1

Fig. 2a

Figure 2

Fig. 2b 2a and b. β radioactivity (in dph per kg of ice) versus depth (in cm of snow) along the Dumont d’Urville‒R80 axis. For each station, the β levels used and the date of sampling ( ) are indicated.

Figure 3

Fig. 3 Mean cumulative density curve between the coast and station E40. The cumulative density for the depth z is the density between the surface and depth z.

Figure 4

Table I. Mean Annual Accumulation between 1971 and 1983 for Stakes Located Beyond Station E40

Figure 5

Fig. 4 Upper curves: mean values of the annual balance between the coast and stake E40 deduced from stake measurements for the period 1971‒83. The 1σ precision is plotted. Lower curves: slope change from one stake to the next. (-----) three points running mean. Fig. 5. Principal component analysis of reduced centred fluctuations of annual accumulation. For 10 years and 16 stakes (located between the coast and stake 37).

Figure 6

Table II. Accumulation Measurements at the Bamboo Networks for the Year 1972

Figure 7

Fig. 5 Principal component analysis of reduced centred fluctuations of annual accumulation. For 10 years and 16 stakes (located between the coast and stake 37).

Figure 8

Table III. Topographic Measurements and Accumulation Rate Determined between Stake Jo I And Stake E40

Figure 9

Fig. 6 Mean annual temperature at Dumont d’Urville (upper curve) compared with the mean annual accumulation between: D10 to D21 (middle curve); D01 to D40 (lower curve).

Figure 10

Table IV. Mean Annual Temperature at Dumont D’urville Compared to Mean Annual Accumulation between D10 to D21

Figure 11

Fig. 7 Variations of three parameters along the Dumont d’Urville‒R80 axis. Upper curve: 10 m depth snow temperature. Middle curve: accumulation measurement for the longest period observed. _____ Individual measurement. Accumulation explained by temperature variations.---Accumulation explained by temperature variations and wave function. The la uncertainties associated with individual measurements are given by the number of years of observation. Lower curve: 1 km mean slope along the Dumont d’Urville‒R80 axis.

Figure 12

Fig. 8 Cumulative frequency curves of suspension up-currents for silt, snow, and sand (after Radok, 1968).

Figure 13

Table V. Observations and Measurements between Stake E40 and Dome C

Figure 14

Fig. 9 Trajectory of a particle during saltation (after Male, 1980).

Figure 15

Fig. 10 Schematic illustration of dune travel (after Dallavalle. 1948).

Figure 16

Table VI. Number of Days of Snowfall and Snow-Blow at Dumont D’urville and Charcot during the International Geophysical Year 1957-58)(After Cornet and others, 1960)

Figure 17

Fig. 11 Air flow beneath an inversion layer. The base of the inversion is idealized as an interface between two fluids of different densities ρ0 and ρ1

Figure 18

Table VII. Meteorological Data During the International Geophysical Year (1957-58) at Charcot (Lat. 69022’S., long. 139°01’E., 2400 m altitude)

Figure 19

Fig. 12 Schematic representation of possible phase-plan variants.

Figure 20

Fig. 13 Schematic representation of phase-plan integral curves used to construct the wave solution of the problem (α > 1).