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The Combined Heat, Ice and Water Balance of McCall Glacier, 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 99701, U.S.A.
Nobuyoshi Ishikawa
Affiliation:
Geophysical Institute, University of Alaska, Fairbanks, Alaska 99701, U.S.A.
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

The combined heat, ice and water balance was calculated for the McCall Glacier basin (30.6 km²) for a 36 day period in summer of 1971. This period represents about half the ablation period in this region. The heat balance was measured by detailed observations over ice, and secondary stations were established over snow and moraine surfaces. The heat balances calculated for stations located respectively on ice and snow surfaces were assumed to be representative of all such surfaces. The moraine station was only used to obtain evaporation data for areas of the basin not covered by glacier (totalling about 70%). Corrections were made to the radiative fluxes owing to screening of the surrounding mountains and the exposure of the glacier. The ice balance was calculated using 80 ablation/accumulation stakes and the discharge was measured with a water-level recorder, which was calibrated with a current meter. The precipitation was measured with seven rain gauges. Compared with the direct run-off measurements, the values calculated from the heat balance gave a value 5.5% higher, and the stake measurements a value 8.9% lower. This agreement is considered satisfactory and strengthens confidence in the methods employed in each of the three individual calculations.

On a calculé le bilan combiné de chaleur, de glace et d’eau pour le bassin du McCall Glacier (30,6 km2) pour une période de 36 jours durant l’été 1971. Cette période représente environ la moitié de la période d’ablation dans cette région. Le bilan thermique a été mesuré par des observations fines sur la glace, et des stations secondaires ont été installées sur la neige et sur la moraine. Les bilans thermiques calculés pour des stations situées respectivement sur la glace et sur la neige ont été considérés comme représentatifs de toutes les surfaces de ces catégories. La station sur moraine n’a été utilisée que pour obtenir des données sur l’évaporation pour les surfaces non englacées du bassin versant (au total environ 70%). Des corrections aux flux rayonnés ont été apportées en fonction de l’écran des montagnes avoisinantes et de l’exposition du glacier. Le bilan de glace a été calculé par 80 balises d’accumulation-ablation et le débit a été mesuré avec un enregistreur de niveau étalonné avec un moulinet. Les précipitations étaient mesurées par 7 pluviomètres. Par comparaison avec les mesures directes d’écoulement, les valeurs calculées à partir du bilan thermique donnent un excédent de 5,5% et les balises un déficit de 8,9%. Cette concordance est estimée satisfaisante et renforce la confiance dans les méthodes employées dans chacun des trois calculs.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Der kombinierte Wärme-, Massen-, und Wasserhaushalt des Einzugsgebietes des McCall Glacier (30,6 km2) wurde für eine 36 tägige Periode im Sommer 1971 berechnet. Dieser Zeitraum stellt etwa die halbe Ablationsperiode für diese Gegend dar. Detaillierte Wärmebilanzmessungen wurden über Eis ausgetragen, und sekundäre Stationen wurden über Schnee und über einer Moräne aufgebaut. Die Wärmebilanz, die über Eis bzw. Schnee gemessen wurde, wurde für alle Eis- bzw. Schneeflächen als korrekt angenommen. Die Station auf der Moräne wurde nur zur Berechnung des Verdunstungswertes für den nichtvergletscherten Teil (etwa 70%) des Einzugsgebietes verwendet. Die Strahlung, die der Gletscher erhält, wurde in Bezug auf Horizontabschirmung und Exposition korrigiert. Der Massenhaushalt wurde mit 80 Ablations-/Akkumulationspegeln berechnet, und der Abfluss wurde mit einem registrierenden Pegel gemessen, der mit einem Strömungsgeschwindigkeitmesser geeicht wurde. Der Niederschlag wurde mit 7 Niederschlagssammlern bestimmt. Ein Vergleich der direkten Abflussmessungen mit den berechneten Werten gab einen 5,5 prozentigen höheren Wert für die Wärmebilanz, und einen 8,9 prozentigen niedrigeren Wert für die Massenbilanz. Die Übereinstimmung kann als zufriedenstellend gelten, und stärkt das Vertrauen in den Methoden, die für die drei voneinander unabhängigen Berechnungen angewandt wurden.

Information

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

Fig. 1. Locality map of the McCall Glacier basin.

Figure 1

Table I. Meteorological Data, McCall Glacier, 17 June–22 July 1971

Figure 2

Fig. 2. Daily mean and extreme meteorological elements, McCall Glacier, 17 June–22 July 1971.

Figure 3

Table II. Mean diurnal variations in meteorological conditions, McCall Glacier, 17 June–23 July 1971

Figure 4

Fig. 3. Altitude distributions of the total and glacier-covered area in the McCall Glacier basin in 100 m steps.

Figure 5

Fig. 4. Relative altitude distributions of the five glaciers in the McCall Glacier basin.

Figure 6

Fig. 5. Daily man and extreme values of the discharge, McCall Creek, 17 June–22 July 1971.

Figure 7

Table III. Mean and extreme values of run-off for five-day periods, McCall Glacier, 17 June–22 July 1971

Figure 8

Fig. 6. Ablation in cm water equivalent of McCall Glacier, 17 June–22 July 1971. The points represent stake locations.

Figure 9

Fig.7. Ablation as function of height, McCall Glacier, 17 June–22 July 1971.

Figure 10

Table IV. Amount of ablation of the Glaciers in the McCall Glacier Basi for five-day periods

Figure 11

Table V. Measured radiative fluxes, McCall Glacier, 17 June–22 July 1971

Figure 12

Fig. 8. Mean daily albedos, surface conditions and the amounts of precipitation, McCall Glacier, 17 June–22 July 1971.

Figure 13

Table VI. Corrected radiative fluxes over ice and snow, McCall Glacier, 17 June–22 July 1971

Figure 14

Table VII. Sensible and latent heat fluxes over ice and snow, McCall Glacier, 17 June–22 July 1971

Figure 15

Table VIII. Components of the heat balance over ice and snow, McCall Glacier, 17 June–22 July 1971

Figure 16

Fig. 9. Components of the heat balance over ice and snow in percent, McCall Glacier, 17 June–22 July 1971. S.R. = shortwave radiation balance; L.R. = long-wave radiation balance; S = sensible heat flux; L = latent heat flux; M = energy used for melting; C = heat flux by conduction.

Figure 17

Fig. 10. Comparison of the amounts of discharge for five-day periods using direct, heat-balance and stake measurement.

Figure 18

Table IX. Comparison of run-off amounts in 103 m3 by heat balance, stake measurements, and direct discharge measurements, McCall Glacier, 17 June–22 July 1971