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The Role of Volume Diffusion in the Metamorphism of Snow*

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

P. V. Hobbs
Affiliation:
Cloud Physics Laboratory, Department of Atmospheric Sciences, University of Washington, Seattle, Washington, U.S.A.
L. F. Radke
Affiliation:
Cloud Physics Laboratory, Department of Atmospheric Sciences, University of Washington, Seattle, Washington, U.S.A.
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Abstract

A theoretical expression is derived for the rate of increase in the density of a compact of uniform ice spheres due to volume diffusion in the ice. The diffusion occurs due to the existence of high concentrations of vacancies in the ice just beneath the concave surfaces of the necks which grow between the ice spheres. Accurate measurements on the densification of a compact of ice spheres as a function of time, temperature, and particle size are found to be in excellent agreement with the theory The importance of this process in the metamorphism of dry snow at a uniform temperature is discussed.

Une expression the crique est établie pour la vitesse d’augmentation de la densité d’un agglomérat de sphères de glace uniformes due à la diffusion volumétrique dans la glace. Cette diffusion a lieu par suite de l’existence de hautes concentrations de vides dans la glace juste sous les surfaces concaves des goulots qui croissent entre les sphères de glace. Des mesures précises de la densification d’un agglomérat de sphères de glace en fonction du temps, température et dimension des grains, ont montré un bon accord avec la théorie. On discute l’importance de ce processus du métamorphisme de la neige sèche à temperature uniforme.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Es wird ein theoretischer Ausdruck abgeleitet, del die Dichtezunahme in einem von gleichförmigen Eiskugeln erfüllten Gefäss durch Volumdiffusioll beschreibt. Die Volumndiffusion ist die Folge einer hohen Konzentration von Leerstell en im Eisgitter knapp unter den konkaven Oberflächen del Brucken (odel “Hälse”), die zwischen den einzelnen Kugeln wachsen. Genaue Messungen der Dichtezunahme dieses Agglomerats von Eiskugeln als Funktion der Zeit. der Temperatur und des Kugeldurchmessers sind in ausgezeichneter Ubercinstimmung mit der Theorie. Die Bedeutung dieses Vorgangs fur die Metamorphose von trockenem Schnee gleichförmiger Temperatur wird diskutiert.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1967
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Fig. 1.The, geometry of two sintering spheres

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Fig. 2.Apparatus for producing uniform ice spheres

Figure 2

Fig. 3.A portion of the balloon. The black spots are bumps made by the ice spheres immediately beneath the surface. Full size

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Fig. 4.The mercury dilatometer

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Fig. 5.Effect of radius of spheres on densification as a function of time

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Fig. 6.Effect of temperature on densification as a function of time

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Fig. 7.Effect of temperature an densification as a function of time

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Fig. 8.Effect of radius of spheres on time required to reach a given value of ΔV/ V

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Fig. 9.Comparison of measurements of Dv/a from present work with volume diffusion coefficients in ice measured by other techniques

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Fig. 10.Effects of overpressure on densification as a function of time