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Heating and Melting of Floating Ice Shelves

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

H. Wexler*
Affiliation:
U.S.—I.G.Y. Antarctic Program, National Academy of Sciences, Washington, D.C.
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Abstract

Based on an observed temperature profile through the Ross Ice Shelf at Little America and partial profiles in the Maudheim Is-shelf and the Filchner Ice Shelf near the Ellsworth I.G.Y. station, various models of heating with and without melting from below are analysed to find the residence time of the respective ice shelves over the ocean. Estimated movements are compared with observed shelf movements seaward. 100 and 200 yr. melting rates for an ice shelf initially 20.5° C. below the freezing point of seawater are found as functions of the deviation of sea-water from its freezing point and the eddy conductivity of the ocean below the ice shelf. Steady-state solutions based on constant accumulation and sinking in an ice shelf of constant thickness are discussed.

The effect of heating of an ice shelf from above and below as it moves to a warmer atmospheric environment is described and it is concluded that the decreasing temperature with depth found only in the Ellsworth ice is a result of its rapid motion from the cold region to the south-east of the station (Coats Land).

Résumé

Résumé

En utilisant des températures observées dans des profils à travers le Ross Ice Shelf à Little America et dans des profils partiels du Maudheim Is-shelf et du Filchner Ice Shelf près de la station A.G.I. Ellsworth, on a examiné des modèles variés de chauffage avec, ou sans, fusion en-dessous, pour chercher à déterminer la durée du séjour de la plateforme de glace sur l’océan à ces endroits.

On a comparé les mouvements calculés avec les mouvements observés de la plateforme vers la mer. Les vitesses moyennes de fusion pendant 100 ans et pendant 200 ans, pour une plateforme dont la température était à l’origine 20,5° C au-dessous du point de congélation de l’eau de mer, sont calculées comme fonctions de la déviation de la température du point de congélation et le coefficient de la transmission de la chaleur par convection de l’eau de mer se trouvant en-dessous de la plateforme. On discute des solutions pour des températures à l’état stationnaire, en présumant une vitesse constante d’affaissement dans une plateforme de glace d’épaisseur également constante.

On décrit l’effet que produit le chauffage de la plateforme d’en dessus et d’en dessous pendant qu’elle chemine vers un milieu atmosphérique plus doux, et on en conclut qu’une température décroissante suivant la profondeur—phénomène qui ne se produit que dans la glace de Ellsworth—s’explique par la rapidité du cheminement de cette glace de la région froide au sud-est de la station (Coats Land).

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Auf Grund eines beobachteten Temperaturprofils durch das Ross Ice Shelf bei Little America sowie Teilprofile durch das Maudheim Is-shelf und das Filchner Ice Shelf bei der Ellsworth I.G.Y. Station werden verschiedene Beispiele des Erwärmens mit und ohne Schmelzen von unten untersucht, um die Aufenthaltszeit der betreffenden Schelfeismassen über dem Meeresspiegel festzustellen. Abgeschätzte Bewegungen werden mit beobachteten Schelfbewegungen seewärts verglichen. Schmelzwerte über 100 bzw. 200 Jahre für ein Schelfeis ursprünglich 20,5° C unter dem Gefrierpunkt des Meerwassers werden als Funktionen sowohl der Abweichung des Meeres von dessen Gefrierpunkt als auch der Wirbelleitfähigkeit des Meeres unter dem Schelfeis festgestellt. Ergebnisse für den stationären Stand auf Grund ständigen Zuwachses und Sinkens für ein Schelfeis bei konstanter Dichte werden besprochen.

Die Auswirking des Erwärmens eines Schelfeises von oben und unten, während es sich nach einer atmosphärisch wärmeren Lage bewegt, wird beschrieben, und der Verfasser ziecht den Schluss, dass die abneh- mende Temperatur bei Tiefe, die nur im Ellsworth-Schelfeis vorkommt, eine Folge seiner schnellen Bewegung von der kalten Region südöstlich der Station (Coats Land) ist.

Shall we learn that you come from the mountains? Shall we call you a frozen sea?

Shall we sail to the Northward and leave you, still a Secret for ever to be?

To the Great Barrier by E. H. Shackleton, 1902

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1960
Figure 0

Fig. 1.Little America observed temperatures in ice shelf designated by points. Computed temperatures based on heating with and without melting

Figure 1

Table I.Little America V Hole, Observed Temperatures and Computed Minus Observed Deviations (°C.)

Figure 2

Fig. 2.Little America observed temperatures in ice shelf designated by points. Computed temperatures based on heating with melting

Figure 3

Fig. 3.Little America observed and computed temperatures for steady-state sinking, with constant shelf thickness

Figure 4

Table IIInitial Temperature, ΔT (above the Freezing Point), and Thickness, ΔH, of the Water Layer Transporting Heat to the Bottom of the Ice Shelf, for Various Current Speeds, V

Figure 5

Table IIIOceanographic Soundings near Little America V (Lat. 78° 11′ S., long. 162° 10′ W.)

Figure 6

Fig. 4.100 and 200 yr. curves of constant ice melt as function of ocean eddy conductivity, A, and temperature of seawater above its freezing point, ΔT

Figure 7

Fig. 5.Eastern portion of Ross Ice Shelf. Large numerals refer to ice thickness in meters at Little America V and northern tip of Roosevelt Island

Figure 8

Table IVMotions of Ross Ice Shelf near Little America

Figure 9

Fig. 6.Maudheim observed and computed temperatures. Curves “a” and “b” are for steady-state accumulation (sinking) with constant shelf thickness. Curve “c” is for 75 yr. of heating and melting

Figure 10

Fig. 7.Ellsworth observed and computed temperatures, heating and melting

Figure 11

Table VEllsworth Station Deep Pit Temperatures, 195726

Figure 12

Fig. 8.Eastern portion of Fikhner Ice Shelf 9 m. snow temperatures are given in minus degrees Celsius.

(Adapted from map E-1, Augenbaugh, Neuberg and Walker)26
Figure 13

Fig. 9.Warming of an initially isothermal ice shelffrom above and below (schematic)

Figure 14

Fig. 10.Heating of an initially isothermal ice shelf ouer a warmer ocean, no melting

Figure 15

Fig. 11.Heating of an initially isothermal ice half-space over a warmer ocean, no melting