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Heat Exchange over a Melting Snow Surface

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

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Abstract

The relative importance of the principal elements of the thermal balance above snow during a period of melting has been evaluated using recent studies of the turbulent transfer in the boundary layer. Several anomalies in the profiles prove the continuing presence, near to the surface, of a thick layer of air apparently re-heated by the radiative flux. It is shown that the upper surface of this “exchange layer” ought to be considered as the new level for the origin of profiles, and taken as the exchange surface. The importance of nocturnal refreezing has been quantified. Excellent correlations have been found between mean air temperature and total energy balance; they have allowed the establishment of an approximate, non-linear expression for the effective daily ablation of snow as a function of mean air temperature. This relation gives satisfactory results at high and intermediate altitudes, in horizontal uncovered terrain. The measurements were made in the French Alps at 3550 m and in Spain at the latitude of Madrid à 1860 in.

On a évalué l’importance relative des principaux éléments du bilan thermique au-dessus de la neige en période de fonte, d’après de récentes études sur les transferts turbulents dans la couche limite. Diverses anomalies dans les profils prouvent ta présence continuelle, près de la surface, d’une épaisse couche d’air réchauffée vraisemblablement par le flux radiatif. On a montré que la face supérieure de cette “couche d’échange” devait être considérée comme nouveau plan des origines des profils et prise comme surface d’échange. L’importance du regel nocturne a été chiffrée. On a trouvé d’excellentes corrélations entre températures moyennes de l’air et bilan total d’énergie; elles ont permis d’établir une expression approchée, non linéaire, de l’ablation quotidienne effective de neige en fontion de la température moyenne de l’air. Cette relation donne des résultats satisfaisants à haute et moyenne altitude, en terrain horizontal et découvert. Les mesures ont été faites dans les Alpes françaises à 3550 m et en Espagne sous la latitude de Madrid à 1860 m.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Die Hauptelemente der Wärmebilanz über schmelzendem Schnee wurden auf Grund neuerer Untersuchungen über den turbulenten Austausch in der bodennahen Schicht in ihrer relativen Bedeutung bestimmt. Verschiedene Anomalien in den Profilen beweisen das ständige Vorhandensein einer dünnen Luftschicht dicht über der Oberfläche, die wahrscheinlich durch den Strahlungsfluss erwärmt ist. Es wird gezeigt, dass die obere Grenzfläche dieser “Austauschschicht” als neue Ausgangsfläche für Profite betrachtet und als Austauschflâche gewählt werden muss. Das Ausmass des nächtlichen Wiedergefrierens wurde zahlenmässig erfasst. Zwischen der mittleren Lufttemperatur und der Energie-Gesamtbilanz ergaben sich engste Korrelationen; sic ermöglichten die Ableitung eines nichtlincaren Näherungsausdrucks für die tägliche effektive Schneeablation als Funktion der mittleren Lufttemperatur. Diese Beziehung liefert in grossen und mittleren Höhen bei ebenem und offenem Gelände befriedigende Ergebnisse. Die Messungen fanden in den französischen Alpen auf 3550 m und in Spanien auf der Breite von Madrid in 1860 m statt.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1974
Figure 0

Fig. 1.Location of field station in the Vallée Blanche.

Figure 1

Fig. 2.Wind-speed profiles in the Vallée Blanche (July 1968).

Figure 2

Fig. 3.Maximum, minimum and average (Ri) values, calculated between 0.5 and 2 m, for days (D) and nights (N) in the Vallée Blanche (July 1968).

Figure 3

Fig. 4.Variations of Δz with ratio of wind-speed differences far (Ri) values between -0.03 and 0.17.

Figure 4

Fig. 5.Frequencies of Δz values between o and 50 cm from wind-speed, vapour-pressure and air-temperature profiles, for logarithmic law.

Figure 5

Fig. 6.Wind-speed and temperature profites in the Vallée Blanche (August 1970).

Figure 6

Table IThe Various Diurnal and Nocturnal Fluxes and Mean Air Temperatures at 2 m in the VallÉe Blanche in July 1968

Figure 7

Fig. 7.Diurnal (above) and nocturnal (below) heal fluxes in Ike Vallée Blanche (July 1969).

Figure 8

Table IITotal Values for Various Balances During the Measurement Period in the VallÉe Blanche

Figure 9

Fig. 8.Diurnal (above) and nocturnal (below) radiation net fluxes in the Vallèe Blanche (summer 1968).

Figure 10

Fig. 9.(left) Non-linear correlation between average diurnal air-temperature at 2 m and diurnal radiation balance in the Vailèe Blanche (July 1968).

Figure 11

Fig. 10.(right). Non-linear correlation between average diurnal air temperature at 2 m and diurnal total heat balance la the Vallée Blanche (July 1969).

Figure 12

Fig. 11.Variations of actual ablation of snow, in 24 h, with average daily air temperature at 2 m.

Figure 13

Fig. 12.Location sketch-map of field station in the Sierra rie Guadarrama.

Figure 14

Fig. 13.(left). Hourly average valves for 28 d, of sensible-heat and water-vapour fluxes in the Sierra de Guadarrama (April, May 1970).

Figure 15

Fig. 14.(right). Hourly average values for 28 d, of Richardson number calculated between 0.5 m and 2 m in the Sierra de Guadarrama (April, May 1970).

Figure 16

Table IIIThe Various Diurnal and Nocturnal Fluxes and Mean Air Temperatures at 2 m in the Sierra De Guardarrama in April and May 1970

Figure 17

Table IVDiurnal and Nocturnal Means of the Various Balances in the Sierra de Guardarrama

Figure 18

Fig. 15.Diurnal and nocturnal heat fluxes in the Sierra de Guadarrame (April, May 1970).