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On the Accumulation and Seasonal Stratification Of Snow at the South Pole

  • Anthony J. Gow (a1)

Abstract

The seasonal distribution of snow at the South Pole and its relationship to stratigraphy was investigated to pits dug beside a number of four-year-old accumulation stakes. Results show that conventional stratigraphic methods yield thoroughly reliable values of accumulation rates. Even hiatuses in accumulation can be identified from the intensity of sublimation of layers of depth hoar in the stratigraphic section. Such hiatuses are due almost invariably to the prolonged absence of accumulation rather than to widespread scouring of pre-existing layers of snow. The bulk of the year’s accumulation is deposited as dunes during winter. The majority of dunes are subsequently transformed into linear sastrugi by wind with the result that the amplitude of surface relief observed at the end of winter frequently exceeds the average thickness of snow accumulated annually. Such gross relief does not persist to the end of summer, however. Instead the dunes and sastrugi arc gradually worn down by a process of sublimation-deflation. It is this leveling of the surface relief in summer and the resultant redistribution of snow more uniformly over the surface that are believed to be the significant factors in the formation of the systematic stratigraphy observed in pits at the South Pole.

Résumé

La distribution saisonnière de la neige au Pôle Sud et sa relation avec la stratigraphie ont été étudiées dans des puits creusés a côté d’un certain nombre de balises d’accumulation agées de quatre ans. Les résultats montrent que les méthodes stratigraphiques conventionnelles donnent complétement de bonnes valeurs de l’accumulation. Même des hiatus dans l’accumulation peuvent être identifiés de l’intensité de la sublimation des strates de givre de profondeur dans la section stratigraphique étudiée. De tels hiatus sont presque invariablement dus à l’absence prolongée d’accumulation plus qu’à une large disparition de strates de neige pré-existantes. La masse de l’accumulation annuelle est déposée en hiver sous forme de dunes. La majorité des dunes sont par conséquent transformées en sastrugis linéaires par le vent avec le résultat que l’amplitude du relief superficiel observée à la fin de l’hiver dépasse souvent l’épaisseur moyenne de la neige que s’accumule annuellement. Cependant de tels reliefs ne subsistent pas jusqu’à la fin de l’été. Ainsi, les dunes et sastrugis sont graduellement usés par un processus de sublimation-déflation. C’est ce nivellement du relief superficiel et la redistribution résultante de la neige plus uniformément sur la surface qui semblent être les facteurs déterminants de la formation de la stratigraphie systématique observée dans les puits du Pôle Sud.

Zusammenfassung

Die jahreszeitliche Verteilung des Schnees am Südpol und ihre Beziehung zur Stratigraphie wurde in Schächten untersucht, die neben einer Anzahl von 4 Jahre alten Pegelstangen gegraben wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass die üblichen stratigraphischen Methoden zu durchaus zuverlässigen Werten des Auftragganges führen. Selbst Lücken im Auftrag können aus dem Mass der Sublimierung von Schichten des Tiefenreifs (depth hoar) im stratigraphischen Profil festgestellt werden. Solche Lücken sind fast durchwegs eher auf längeres Ausbleiben von Schneefall als auf grossilächiges Fortblasen von vorher abgelagerten Schneeschichten zurückzuführen. Die Hauptmasse des Jahrcsauftrags wird in Form von Dünen wahrend des Winters abgelagert. Die meisten Dünen werden in der Folge durch den Wind in lineare Sastrugi umgeformt, mit dem Ergebnis, dass am Ende des Winters die Amplitude des Oberflächenreliefs häufig die mittlere Mächtigkeit des jährlich abgelagerten Schnees übertrifft. Dieses grobe Relief bleibt jedoch nicht bis zum Ende des Sommers erhalten. Vielmehr werden die Dünen und Sastrugi allmählich durch einen Prozess der Sublimierung und Entleerung abgetragen. Auf diese Einebnung des Oberflächenreliefs im Sommer und die damit verbundene gleichmässigere Verteilung des Schnees über die Oberfläche dürfte vor allem die systematische Stratigraphie zurückzuführen sein, die in den Schächten am Südpol beobachtet wurde.

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