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Effect Of Inversion Winds On Topographic Detail And Mass Balance On Inland Ice Sheets*

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

I. M. Whillans*
Affiliation:
Institute of Polar Studies and Department of Geology and Mineralogy, Ohio State University, Columbus, Ohio 43210, U.S.A.
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Abstract

Steady-state gravity flow of air (inversion wind) on sloping snow-covered ice sheets is analyzed for sensitivity to local topography. Topographic features of the order of a few kilometres or less in length are too small to affect the direction and speed of this air flow. Air flow on a longer scale should however conform cosely to topography. Surface roughness on ice sheets is consistent with these results. Features of length shorter than a few kilometers (drifts and sastrugi) are transient, but longer features (surface undulations) remain essentially unaltered for many years. On the longer scale, inversion wind speed and therefore the amount of drifting and blowing snow should vary with the surface slope even where slope changes by as little as 1/10%. Observed variations in surface mass balance (aceumulated snow) in upper Marie Byrd Land, Antarctica, support this hypothesis.

Snow drift and inversion winds thus constitute a feed-back mechanism on the form of ice sheets and some of the topographic detail, formerly attributed to ice-flow character alone, may be in large part due to this mechanism.

Résumé

Résumé

Les conditions stablesďécoulement ďair par gravité (vent ďinversion) sur les pentes enneigées des calottes glaciaires ont fait 1’objet ďune analyse de sensibilité à la topographie locale. Les accidents topographiques de l’ordre de quelques kilomètres ou moins en longeur, sont trop faibles pour affecter l’équilibre de 1’écoulement. L’écoulemcnt d’air à une plus grande echelle se confomicrait cependant strictement à la topographic Le rugosité de la surface de la calotte glaciaire est en bon accord avec ses résultats. Les accidents plus courts que quelques kilometres (congères cl sastrugi) sont passagers, mais les caractères topographiques plus longs (ondulations de surface) restem rondamentaleiiiem inchangés pendant de nombreuses années. A plus longuc échelle, la vitesse du vent ďinversion ct par conséquent, la quanlité de neige chassée et soufflée varierait avec la pente superficielle, meme avec des variations de pente aussi petites que 1/10%. Des variations dans le bilan de masse de surface (neige accummulée) dans le haut de la terre Marie Byrd dars 1’Antarctique, confirment cette hypothèse.

Le chasse-neige et les vents ďinversion constituent done un mécanisme ďaulo-aclivité de la formě des calottes de glace, et quelques détails topographiques, autrefois attribués au seul caractère de l’écoulement de la glace, peuvent ětre pour une bonne part dus á ce mécanisme.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Es wird untersucht, ob die stetige, durch Schwerkraft verursachte Strömung der Luft (Inversionswind) an geneigten, schneebedeckten Eiskörpern von der örtlichen Topographie abhängig ist. Gelandeformen mit einer Längsausdehnung von einigen Kilometer oder weniger sind zu klein, um die Gleichgewichtsströmung zu beeinflussen. Luftsträmung in grösseren Bereichen müsste jedoch gut den Geländeformen entsprechen. Die Oberflächcnrauhigkeit von Eiskorpem entspricht dicsen Ergebnissen. Formen mit Lángen bis zu einigen Kilometem (Anwehungen und Sastrugi) sind vorübergehend, aber langere Gebilde (Oberflachen-Undulationcn) bleiben im wesentlichen fiir viele Jahre unverandert. Im grósseren Kahmen müsste die Geschwindigkeit des Inversionswindes und Ínfolgedessen die Mengc des Treib-und Flugschnees sich mit der Oberflachcnncigung andern, selbst bci Neigungsanderungen von 1/10%. Beobachtungcn der Verànderungen des Oherftàrhcn-Massenhaushalts (aiigesammelter Schnec) im oberen Marie Byrd Land, Antarktis, stützen diese Hypothese.

Schneedrift und Inversionswinde bilden so mit der Gestalt der Eiskörper einen Rückkopplungsmechanismus, und gewisse Geländeformen, die bisher aussehliesstich der Eisbewegung zugeschrieben wurden, könnten grossenteils von diesem Mechanismus verursacht sein.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1975
Figure 0

Fig. 1. Surface balance, < ba>, and maximum surface slope αm (plotled upside down for convenience) against distances from the ice crest. Both are means for 3km by 3km squares. Data from a traverse north-east of “Byrd” station, Antarctica.