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Studies of the Movement of Coastal Sea Ice Near Prudhoe Bay, Alaska, U.S.A.

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

W. F. Weeks
Affiliation:
U.S. Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory, Hanover, New Hampshire 03755, U.S.A.
A. Kovacs
Affiliation:
U.S. Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory, Hanover, New Hampshire 03755, U.S.A.
S. J. Mock
Affiliation:
U.S. Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory, Hanover, New Hampshire 03755, U.S.A.
W. B. Tucker
Affiliation:
U.S. Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory, Hanover, New Hampshire 03755, U.S.A.
W. D. Hibler
Affiliation:
U.S. Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory, Hanover, New Hampshire 03755, U.S.A.
A. J. Gow
Affiliation:
U.S. Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory, Hanover, New Hampshire 03755, U.S.A.
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Abstract

During March-May 1976, a combination of laser and radar ranging systems was used to study the motion of both the fast ice and the pack ice near Narwhal and Cross Islands, two barrier islands located 16 and 21 km offshore in the vicinity of Prudhoe Bay, Alaska. Laser measurements of targets on the fast ice near Narwhal Island indicate small net displacements of approximately 1 m over the period of study (71 d) with short-term displacements of up to 40 cm occurring over 3 d periods. The main motion was outward normal to the coast and was believed to be the result of thermal expansion of the ice. The radar records of fast-ice sites farther offshore show a systematic increase in the standard deviation of the displacements as measured parallel to the coast, reaching a value of ±6.6 m at 31 km. The farthest fast-ice sites show short-term displacements of up to 12 m. There are also trends in the records that are believed to be the result of the general warming of the fast ice with time.

Radar targets located on the pack ice showed large short-term displacements (up to 2.7 km) but negligible net ice drift along the coast. There was no significant correlation between the movement of the pack and the local wind, suggesting that coastal ice prediction models can only succeed if handled as part of a regional model which incorporates stress transfer through the pack. The apparent fast-ice-pack-ice boundary in the study area was located in 30-35 m of water.

Résumé

Résumé

Éludes du mouvement de la glace de mer côtière près de Prudhoe Bay, Alaska, U.S.A. En utilisant une combinaison de systèmes de balayages par laser et par radar, on a étudié, au cours des mois de mars et avril 1976, les mouvements de la glace stable et celui de la banquise prés des îles de Narwhal et de Cross, deux îles barrières à 16 et 21 km au large près de Prudhoe Bay, Alaska. Des mesures au laser de réflecteurs sur la glace solide près de Narwhal Island indiquent des petits mouvements globauz (≈ 1 m) au cours de la périods d’observation avec des changements à court terme de l’ordre de 30 cm. Le mouvement principal se produit dans une direction perpendiculaire à la côte et est, croit-on, le résultat de la dilatation thermique de la glace. Les enregistremenls au radar de sites de glace solide situés plus loin au large montrent un accroissement systématique de la déviation standard du mouvement mesuré parallèlement à la côte quiatteint une valeur de ± 6,6 à 31 km. Les sites en glace solide plus lointains montrent des déplacements a court terme de plus de 12 m. 11 y a aussi des tendances dans les enregistrements que l’on croit être le résultat d’un réchauffement général de la glace solide avec le temps.

Des réflecteurs radar placés sur la banquise ont mis en évidence des mouvements importants à court terme (jusqu’à 2,7 km) mais un mouvement net résultant négligeable le long de la côte. Il n’y a pas de corrélation significative entre le mouvement de la banquise et le vent local, ce qui conduit à l’hypothése que les modèles de prévision pour la glace côtière ne peuvent réussir que s’ils sont traités comme une partie d’un modèle régional qui incorpore les transferts d’efforts à travers la banquise. La limite apparente entre la glace solide et la banquise dans la zone étudiée est située sur des fonds de 30 à 35 m d’eau.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Studien zur Bewegung küstennahen Meereises in der Prudhoe Bay, Alaska, U.S.A. Zum Studium der Bewegung sowohl des Festeises wie des Packeises nahe der Narwhal- und Cross-Insel, zwei Barriereinseln 16 und 21 km vor der Küste der Prudhoe Bay in Alaska, von März bis Mai 1976 wurde eine Kombination von Laser- und Radar-Entfernungsmesssystemen herangezogen. Laser-Messungen nach Zielen auf dem Festeis nahe der Narwhal-Insel deuten auf kleine Netto-Bewegungen (etwa 1 m) während der Messperiode mit kurzfristigen Schwankungen von 40 cm. Die Hauptbewegung war senkrecht zur Küste seewärts gerichtet; sie wurde als Ergebnis der Wärmeausdehnung des Eises gedeutet. Die Radar-Messungen nach küstenferneren Festeisstationen zeigen eine systematische Zunahme der mittleren Abweichung der Bewegung gegenüber der küstenparallelen Komponente; sie erreicht bei 31 km den Wert von ±6,6 m. Die fernsten Festeisstationen weisen kurzfristige Verlagerungen bis zu 12 m auf. Gewisse Tendenzen in den Messergebnissen lassen sich auch hier als Egebnis der allgemeinen Erwärmung des Festeises im Laufe der Zeit deuten.

Radar-Ziele auf dem Packeis zeigtcn bcträchtliehe kurzfristige Bewegungen (bis zu 2,7 km), aber eine vernachlässigbar kleine Netto-Bewegung längs der Küste. Zwischen der Bewegung des Packeises und den örttichen Winden bestand keine signifikante Korrelation, was darauf schliessen lässt, dass Modelle zur Vorhersage des Küstcneises nur dann zulreffend sein können, wenn sie als Teil eines regionalen Modells unter Berücksichtigutigung der Druckfortpflanzung durch das Packeis behandelt werden. Die feststellbare Grenze zwischen Fest- und Packeis lag im Untersuchungsgebiet bei 30 bis 35 m Wassertiefe.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1977
Figure 0

Fig. 1.Map of the Narwhal and Cross Islands area showing the location of the radar transponder sites, the orientation of the x,y coordinate system used in the ice-movement study, the the approximate range of the radar system (taking 37 km as the maximum effective range from a master unit), and the areas of strong X-band radar return as seen by SLAR.

Figure 1

Fig. 2.Map showing the location of the laser targets located around Narwhal Island and the orientation of the x, y coordinate system used in the ice-movement study.

Figure 2

Fig. 3.Relative distances between laser targets and the control station on Narwhal Island, air temperature, and the y component of the wind.

Figure 3

Fig. 5.x component of ice movements as determined by the radar system, the x component of the wind, and the radar record of a fixed distance, between Cross and Narwhal Islands.

Figure 4

Fig. 6.y component of ice movements as determined by the radar system, they component of the wind, and the air temperature.

Figure 5

TABLE I.STATISTICAL INFORMATION ON FAST-ICE STATIONS AS DETERMINED BY THE RADAR TRANSPONDER SYSTEM

Figure 6

Fig. 4.Power spectra of the x and y components of the observed ice movements at station R1.

Figure 7

TABLE II.CORRELATION COEFFICIENTS BETWEEN THE ICE MOTION AS DETERMINED BY THE RADAR TRANSPONDER SYSTEM AND THE WIND. VALUES IN ITALICS ARE SIGNIFICANT AT THE 0.01 LEVEL

Figure 8

Fig. 7.Standard deviation of the x component of the ice movement versus the distance of the measurement site offshore from the Cross Istand-Narwhal Island axis.

Figure 9

Fig. 8.x and y components of the movement of stations RI and R3 and the y component of the wind.