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Geodetic Results of the Ross Ice Shelf Survey Expeditions, 1962–63 and 1965–66

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

Egon Dorrer
Affiliation:
Lehrstuhl für Photogrammetrie und Kartographie, Technische Universität Braunschweig, 33 Braunschweig, West Germany
Walther Hofmann
Affiliation:
Lehrstuhl für Photogrammetrie und Kartographie, Technische Universität Braunschweig, 33 Braunschweig, West Germany
Wilfried Seufert
Affiliation:
Lehrstuhl für Photogrammetrie und Kartographie, Technische Universität Braunschweig, 33 Braunschweig, West Germany
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

By means of modern geodetic observation techniques the ice movement along an east-west and a north-south profile across the Ross Ice Shelf, Antarctica, was measured during the two Antarctic summers, 1962–63 and 1965–66. 103 markers were placed on the 910 km long traverse. Distances were measured by tellurometer, and traverse angles by a precision theodolite between all consecutive markers, normally 8 to 9 km apart. For this type of observation method, six men distributed into three groups of two men each were necessary.

The main part of the paper deals with data processing and with the computation of the ice movement. As the ice moves, the geometrical configuration of the traverse changes during the epoch of observation. For this “reduction to epoch” problem two methods are described in detail: (1) time reduction of observations, and (2) time reduction of positions. Between the two field journeys, only linear ice movement can be assumed. It is possible, however, to determine acceleration and curvature of the ice flow at all traverse points where the traverse angles differ considerably from 180°.

The result of all computations is the field of velocity vectors along the traverse. Obvious characteristics are the rapid increase of velocity between the McMurdo Ice Shelf and Ross Ice Shelf, the uniform and nearly parallel movement in the middle of the ice shelf (maximum velocity 935 m year−1), the decrease of velocity along the north-south profile, and the systematic increase of divergence of the flow lines towards the ice margins. Careful study of the velocity vector field shows some deviations from an entirely uniform distribution.

Résumé

Résumé

Au moyen de techniques d’observations géodésiques modernes, le mouvement de la glace le long de profils est–ouest et nord–sud sur le Ross Ice Shelf, Antarctique, a été mesuré durant les deux étés antarctiques 1962–63 et 1965–66. Au total, 103 balises ont été placées sur une distance de 910 km. Les distances étaient mesurées à l’aide de telluromètres, et les angles à l’aide d’un théodolite de précision à chaque balise, normalement distantes de 8 à 9 km. Pour ce type de méthode d’observation, 6 personnes réparties en trois groupes de deux étaient nécessaires.

Le chapitre principal porte sur l’exploitation des données et la détermination du mouvement de la glace. Comme la glace s’écoule, la configuration géométrique de la polygonale change pendant la période d’observation. Pour ce problème de réduction dans le temps, deux méthodes sont décrites en détail: (1) réduction du temps des observations et (2) réduction du temps des positions. Entre les deux campagnes, un mouvement linéaire de la glace peut seul être admis. Il est cependant possible de déterminer l’accélération et la courbure de l’écoulement de la glace en chaque point de la polygonale où les angles diffèrent beaucoup de 180°.

Le résultat obtenu est le champ des vecteurs vitesse le long de la polygonale. Les caractéristiques marquantes sont l’augmentation de vitesse entre McMurdo et le Ross Ice Shelf, le mouvement uniforme et quasi parallèle au milieu de l’ice shelf (maximum 935 m an−1), la diminution de la vitesse le long du profil nord–sud, et la divergence systématique des lignes d’écoulement vers les bords de la glace. L’étude soignée du champ des vecteurs de vitesse montre quelques déviations d’une distribution entièrement uniforme.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Mit Hilfe moderner geodätischer Beobachtungsmethoden wurde während der zwei Südsommer 1962–63 und 1965–66 die Eisbewegung längs eines Ostwest- und eines Nordsüd-Profils auf dem Ross Ice Shelf, Antarktis, bestimmt. Insgesamt wurden auf der 910 km langen Strecke 103 Geschwindigkeitspegel errichtet. Die Abstände aufeinanderfolgender, normalerweise 8 bis 9 km voneinander entfernter Pegel wurden mittels Tellurometer, die Polygonwinkel mit einem Präzisionstheodolit gemessen. Für diese Beobachtungsmethode waren sechs Mann, verteilt auf drei Gruppen zu je zwei Mann, nötig.

Das Hauptkapitel behandelt die Verarbeitung der Messdaten und die Berechnung der Eisbewegung. Da sich das Eis ständig bewegt, ändert sich die geometrische Konfiguration des Polygonzuges während des Beobachtungszeitraumes. Zwei Methoden zur Reduktion auf einen bestimmten Zeitpunkt werden ausführlich beschrieben: (1) Zeitreduktion von Beobachtungen. (2) Zeitreduktion von Punktlagen. Zwischen den beiden Messkampagnen kann nur eine lineare Eisbewegung angenommen werden. Es ist jedoch möglich, Beschleunigung und Krümmung der Strömungslinien an all den Polygonpunkten zu bestimmen, deren Polygonwinkel sich beträchtlich von 180° unterscheiden.

Das Resultat der Berechnungen ist das Geschwindigkeitsvektorfeld längs des Polygonzugs. Auffällig ist der rapide Geschwindigkeitsanstieg zwischen McMurdo- und Ross Ice Shelf, die gleichförmige und nahezu parallele Bewegung in der Mitte des Eisschelfs (Maximalgeschwindigkeit 935 m pro Jahr), der Geschwindigkeitsabfall im Nord-Süd-Profil und die systematische Zunahme der Divergenz der Strömungslinien gegen die Eisränder. Sorgfáltiges Studium des Geschwindigkeitsvektorfeldes zeigt einige Abweichungen von einer völlig gleichförmigen Verteilung längs des Profiles.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1969
Figure 0

Fig. 1. Arrangement of traverse measurement.

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Fig. 2. Frequency distribution of the standard errors of traverse angles.

Figure 2

Fig. 3. Frequency distribution of the distance differences between fiirward and backward measurements.

Figure 3

Fig. 4. Terraced traverses caused by time dependency of measurements.

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Fig. 5. Time-reduction of observations.

Figure 5

Fig. 6. Time-reduction of observations.

Figure 6

Fig. 7. Geometrical relations at the beginning of a repeated traverse on moving ground (simplified).

Figure 7

Fig. 8. Measurement conditions between neighbouring stations of a traverse on moving ground.

Figure 8

Fig. 9. Iterative solution for the elimination of time differences between consecutive angle and distance measurements.

Figure 9

Table I Additional Values for Some Flow Lines

Figure 10

Fig. 10. Flow line with constant curvature.

Figure 11

Fig. 11. Map of the northern part of the Ross Ice Shelf, Antarctica,.showing the positions of the RISS aluminium mackers. the movement vectors (in year−1) and the strain-rates (10−2 year−1).

Figure 12

Fig. 12. Adjacent strain-rates and angle change-rate at a traverse point Pi.

Figure 13

Fig. 13. Velocity vector changes along the traverse and reduced to unit length.

Figure 14

Table II Curvature and Acceleration Values for the Traverse Vertices