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On Glacier Energy Balance, Ablation, and Air Temperature

  • Roger J. Braithwaite (a1)

Abstract

The paper tries to reconcile the facts that there are often useful correlations between ablation or run-off and air temperature while net radiation is usually the major source of ablation energy. Equations are derived from the energy balance to describe statistics for the ablation-temperature relation in terms of statistics for the relations between individual energy fluxes and air temperature. As examples, statistics are evaluated for four published series from Arctic Canada. Although the net radiation is the largest energy source in all four cases, the ablation rate is moderately well correlated with temperature and poorly correlated with net radiation. This is because the sensible heat flux is more variable than the radiation in three cases and is itself better correlated with temperature in all four cases. The major contributions to the increase of ablation rate with temperature (on average 6.3 kg m−2 d−1 deg−1) are due to sensible heat, followed by latent heat with a small contribution from net radiation. The resulting ablation-temperature model explains about half the variance of ablation rate. The main application of such a simple model is for the estimation of ablation totals in areas where glaciological and hydrological data are sparse.

Résumé

On tente de concilier le fait qu’ il y a souvent une corrélation utilisable entre l’ablation ou l’écoulement et la température de l’air, avec celui que le bilan radiatif net est d’ordinaire la principale source d’énergie disponible pour l’ablation. On a tiré du bilan énergétique des équations pour décrire statistiquement la relation ablation-température à partir des relations statistiques entre les flux individuels d’énergie et la température de l’air. Par exemple, on analyse statistiquement quatre séries de données publiées concernant l’Arctique Canadien. Bien que le bilan radiatif net soit dans les quatre cas la source principale d’énergie, la vitesse de l’ablation est relativement bien corrélée avec la température mais mal avec la radiation nette. Ceci tient à ce que le flux de chaleur sensible est plus variable que la radiation dans trois cas et est lui-même mieux corrélé avec la température dans les quatre cas. Les principales contributions à l’augmentation de la vitesse d’ablation avec la température (d’ environ 6,3 kg m−2 d−1 deg−1) sont dues à la chaleur sensible, suivie par la chaleur latente avec une petite contribution de la radiation nette. Le modèle résultant ablation-température explique à peu prés la moitié de la variance de la vitesse d’ablation. La principale application d’un modèle aussi simple est l’estimation des totaux d‘ablation dans les régions où les données glaciologiques et hydrologiques sont rares.

Zusammenfassung

Die Arbeit versucht die Tatsachen, dass häufig nützliche Korrelationen zwischen Ablation oder Abfluss und Lufttemperatur herangezogen werden, während die Netto-Strahlung gewöhnlich die Hauptquelle der Ablationsenergie bildet, in Übereinstimmung zu bringen. Aus der Energiebilanz werden Gleichungen zur Beschreibung des statistischen Verhaltens der Beziehung zwischen Ablation und Temperatur aus der Statistik für die Beziehung zwischen den einzelnen Energieflüssen und der Lufttemperatur hergeleitet. Als Beispiele werden die Statistik für 4 veröffentlichte Beobachtungszeiten aus der Kanadischen Arktis bearbeiet. Obwohl die Netto-Strahlung in allen 4 Fällen die grösste Energiequelle darstellt, ist die Ablationsrate mit der Temperatur recht gut korreliert, mit der Netto-Ablation dagegen nur schwach. Der Grund dafür liegt darin, dass der Fluss der fühlbaren Wärme in 3 Fällen stärker schwankt als die Strahlung und mit der Temperatur in allen 4 Fällen besser korreliert ist. Den grössten Beitrag zum Anwachsen der Ablation mit der Temperatur (im Mittel 6,3 kg m−2 d−1 deg−1) liefert die fühlbare Wärme, gefolgt von der latenten Wärme mit einem kleinen Anteil aus der Netto-Strahlung. Das sich ergebende Modell für Ablation und Temperatur erklärt etwa die Hälfte der Schwankungen in der Ablationsrate. Die Hauptanwendung eines so einfachen Modells dürfte in der Abschätzung von Ablationsmengen in Gebicten, für die nur wenige glaziologische und hydrologische Daten vorliegen, zu sehen sein.

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