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On the Computation of Heat Transfer Coefficients from Energy-Balance Gradients on a Glacier

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

Michael Kuhn*
Affiliation:
Institut für Meteorologie und Geophysik, Schöpfsfrasse 41, A-6020 Innsbruck, Austria
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

The turbulent flux of sensible heat in the energy balance of a glacier surface is assumed to be proportional to the temperature difference between the glacier surface and the atmosphere at the same level but outside the thermal influence of the glacier. The factor of proportionality between them is first explained in terms of friction velocity, roughness height, and stability function of the logarithmic wind and temperature profile. It is then derived from climatological records and measurements of the energy balance and its altitudinal gradients at Hintereisferner. Examples of the energy-balance components and their change with altitude are given for the entire ablation season as well as for short periods. The heat transfer coefficients derived have a mean value of 1.7±0.2 MJ m−2 d−1 K−1 (40 ± 5 ly d−1 K−1).

Résumé

Résumé

Le transfert turbulent de chaleur sensible dans le bilan énergétique de la surface d’un glacier est paramétré par la différence de température entre la surface du glacier et l’atmosphère à la même altitude mais en dehors de l’influence thermique du glacier. Le facteur de proportionalité est expliqué d’abord par la vitesse du frottement, par la hauteur de rugosité et par fa fonction de stabilité du profil logarithmique. Ce facteur est ensuite déduit des enregistrements climatologiques, des mesures des bilans énergétiques et de leurs gradients altitudinaux dans l’Hintereisferner. On donne des exemples des composants du bilan énergétique et de leur variation avec l’altitude pour toute la saison d’ablation comme pour des courtes périodes. Les coefficients de transfert thermique ainsi calculés ont une valeur moyenne de: 1,7 ± 0,2 MJ m−2 d−1 K−1 (40 ± 5 ly d−1K−1).

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Der turbulente Fluss fühlbarer Wärme wird in der Energiebilanz eines Gletscher proportional der Temperaturdifferenz gesetzt, die zwischen Gletscheroberfläche und der vom Eis unbeeinflussten Atmosphäre im gleichen Niveau besteht. Der Proportionalilätsfaktor wird zuerst als Funktion der Schubspannung, des Rauhigkeitsparameters und der Siabilitätsfunktion des logarithmischen Wind- und Temperaturprofils erklärt. Er wird dann aus klimadaten und Messungen der Wärmebilanz und ihrer Änderung mit der Höhe am Hintereisferner bestimmt. Beispiele für die Wärmebilanz und ihre Gradienten werden für die gesamte Ablationsperiode so wie für kürzere Zeitabschnitte gegeben. Die daraus bestimmten Wärmeübergangszahlen haben einen Mittelwert von 1,7 ± 0,2 MJ m−2 d−1 K−1 (40 ± 5 ly d−1 K−1).

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1979
Figure 0

Table Ia. Values of the transfer coefficient valid for wind speed at 2 m of 5 m s−1 for various surfaces

Figure 1

Table Ib. Values of the term I /In (Z/Zo) for Z = 200 cm

Figure 2

Table II. Examples of u* and z0 Over Melting Glaciers

Figure 3

Table III. Mean Monthly Gradients of Atmospheric Radiation ∂A/∂h Between Hohe Mut (2600 m) and Wiese (2000 m) Near Obergurgi, Ötztal. From Staudingcer (1978)

Figure 4

Table IV. Altitudinal Gradients of the Energy Balance at Hintereisferner, for the Entire Ablation Period and for 14 Clear days in August 1971