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A Heat-Balance Study on Mccall Glacier, Brooks Range, Alaska: A Contribution to the International Hydrological Decade

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

Gerd Wendler
Affiliation:
Geophysical Institute, University of Alaska, Fairbanks, Alaska 997o1, U.S.A.
Gunter Weller
Affiliation:
Geophysical Institute, University of Alaska, Fairbanks, Alaska 997o1, U.S.A.
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Abstract

On the McCall Glacier, an Arctic glacier in the eastern Brooks Range, northern Alaska, a heat balance study was carried out during the summer of 1970 to investigate quantitatively the relationship between energy transfer, climatic parameters and melting processes. Considering the individual energy balance terms, it was found that radiation is the most important heat source for snow and ice melt. The melting period itself is only 11 weeks long, which is quite short. The evaporation overcompensates for what little condensation occurs, and amounts to about 2% of the total ablation. Evaporation is more important in the spring, but becomes decreasingly so during the summer. The melt water which percolates into the snow-pack and refreezes at a lower level is a more effective way of transporting energy into the ground than conduction, and is of importance during the beginning of the melt period. The summer balance is considerably less energetic than over the tundra north of the Brooks Range. The main difference is a higher surface albedo, and to a lesser extent the protected nature of the glacier in a deep valley on a N–S axis, which reduces the duration of possible sunshine by 39% in summer. These are the important factors in maintaining the McCall Glacier and other similar glaciers in an otherwise low precipitation area.

Sur le McCall Glacier, un glacier arctique de la Brooks Range orientate, dans le Nord de l'Alaska, on a conduit une étude du bilan thermique durant l'été 1970, en vue d'une approche quantitative des relations entre les transferts d'énergie, les paramètres climatiques et les processus de fusion. En considérant chacun des termes du bilan énergétique, on a trouvé que le rayonnement est la plus importante source de chaleur pour la fusion de la neige et de la glace. La période de fusion elle-même est longue de seulement 1 1 semaines, ce qui est très court. L'évaporation fait plus que compenser l'apport d'une faible condensation et participe pour environ 2% à l'ablation totale. L'évaporation est plus importante au printemps mais le devient de moins en moins au cours de l'été. L'eau de fusion qui percole à travers le manteau neigeux et regèle à un niveau inférieur est un mode de transport d'énergie vers le sol plus efficace que la conduction, et se montre important pendant le début de la période de fusion. Le bilan estival est beaucoup moins énergétique que sur la toundra au Nord de la Brooks Range. La principale différence est un albédo de surface plus élevé, et, dans une moindre mesure, la position protégée du glacier dans une vallée profonde d'axe Nord–Sud qui réduit la durée possible d'illumination solaire de 39% en été. Tels sont les facteurs importants pour le maintien du McCall Glacier et d'autres glaciers similaires dans une zone par ailleurs très peu arrosée.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Am McCall Glacier, einem arktischen Gletscher im östlichen Brooks Range Nordalaskas wurde im Sommer I970 eine Untersuchung des Wämehaushalts durchgeführt, um den Zusammenhang zwischen Wärmehaushalt, Klima und Ablation quantitativ zu erfassen. Aus Betrachtungen der Einzelfaktoren des Energiehaushaltes ergab sich die Strahlung als wichtigste Energiequelle fr das Schmelzen von Schnee und Eis. Die Schmelzperiode ist mit 1 1 Wochen recht kurz. Die Verdunstung überkompensiert die geringe Kondensation und trägt mit etwa 2% an der Ablation bei. Im Frühjahr kommt der Verdunstung eine grüssere Bedeutung zu, welche jedoch während des Sommers abnimmt. Das Schmelzwasser, das in die Schneedecke eindringt und in tieferen Schichten wieder gefriert, ist eine wirkungvollere Art des Wärmetransports als die Wärmeleitung; besonders wichtig ist es zu Beginn der Schmelzperiode. Der sommerliche Wärmehaushalt ist wesentlich energieärmer als der der Tundra nördlich des Brooks Range. Der Hauptunterschied besteht in der grössere Oberflächenalbedo und zu einem geringeren Grad in der geschützten Lage des Gletschers in einem tiefen, nordsüdlich gerichteten Tal; hierdurch wird im Sommer die mögliche Sonnenscheindauer urn 39% verringert. Das sind wichtige Faktoren für die Erhaltung des McCall Glaciers und anderer ähnlicher Gletscher in einem Gebiet mit vergleichsweise geringem Niederschlag.

Information

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

Fig. 1. Aerial view of the three accumulation basins of McCall Glacier looking towards the south.

Figure 1

Fig. 2. Locality map of the McCall Creek Basin.

Figure 2

Table I. Meteorological Data, Mccall Glacier, Summer 1970

Figure 3

Table II Diurnal Variationsin Meteorological Conditions, Mccall Glacier, Summer 1970

Figure 4

Fig. 3. Daily averages of meteorological elements, McCall Glacier, summer 1970.

Figure 5

Fig. 4. PD-4 Davos radiometer. Note double glass domes (lefl) and Lupolen-shielded sensors (right)

Figure 6

Fig. 5. Daily mean albedo and new snowfalls on McCall Glacier, summer 1970.

Figure 7

Table III. Radiative Fluxes, Mccall Glacier, Summer 1970

Figure 8

Fig. 6. Micrometeorological tower on McCall Glacier. Note the ventilated temperature sensors (left), the humidity sensors (center). The sensors shown are not the Panasonic sensors mentioned in the text, but are Pernix sensors installed at a later stage (not used during 1970). Also note the wind-speed sensors (right).

Figure 9

Table IV. Eddy Heat Fluxes, Mccall Glacier, 17 May 31 August 1970

Figure 10

Table V. Heat Flux in the Ice, Mccall Glacier, 17 May-31 August 1970

Figure 11

Table VI. Heat Fluxes for Snow and Ice Melt, Mccall Glacier, Summer 1970

Figure 12

Fig. 7. Mean daily values in Langleys of the components of the heal balance for four periods of SUMMST 197o, McCall Glacier (1 Langley - 41.9 kJ m−2).

Figure 13

Table VII. The Components of the Heat Balance, Mccall Glacier, 17 May-31 August 1970 (Expressed as percentages of the heat energy source)