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A Submarine Sonar Study of Arctic Pack Ice

  • Williams Elizabeth (a1), Swithinbank Charles (a1) and G.DE Q. Robin (a1)

Abstract

A continuous profile of the Arctic Ocean ice canopy from Spitsbergen to the North Pole was made with 48 kHz echo sounders mourned on a nuclear submarine. A semi-automatic digitizer was used to measure coordinates from the records at a frequency of about 1 000 points per linear kilometre of track. Methods derived for the reconstruction of subglacial relief from 35 MHz radio-echo sounding records were applied to eliminate part of the distortion due to the 20° beam width of the sounders. A corrected profile was used to obtain ice drafts at 2 m intervals. Data were analysed in 10 km sections and figures were summarized for each degree of latitude. The results include: mean ice draft, percentage of ice less than 0.3 m draft, and percentage of level ice. Histograms show the level ice drafts which occur most frequently, and these may indicate the ratio of first-year to older ice. The number of ice keels is listed together with their mean draft and draft distribution. Definitions are found to be of overriding importance in the comparison of data from different areas.

Résumé

Un profil continu de la couverture de glace de l’Océan Arctique du Spitsberg au Pôle Nord a été réalisé avec un sondeur à écho de 48 kHz monté sur un sous-marin nucléaire. Un digitaliseur semi-automatique était utilisé pour mesurer les coordonnées à partir des enregistrements à une fréquence d’environ 1 000 points par kilomètre linéaire de chemin. Pour la reconstitution du relief sous-glaciaire, les méthodes appliquées dérivaient de celles utilisées pour les sondages par radio-écho à 35 MHz afin d’éliminer en partie la distorsion due à l’ouverture (20°) du cône de dispersion des sondeurs. On a utilisé un profil corrigé pour obtenir des tirants de glace par intervalle de 2 m.

Les données furent analysées par sections de 10 km et totalisées pour chaque degré de latitude. Les résultats comprennent: le tirant moyen de glace, la proportion de glace de moins de 0,3 m de tirant et la proportion de glace plane. Des histogrammes montrent les tirants de glaces planes qui sont les plus fréquentes et ceci peut être une indication pour le rapport glace de l’année/glace plus ancienne. Le nombre des glaces chavirées est confronté avec leur tirant moyen et la distribution des tirant. On a conclu que les définitions étaient d’une importance primordiale dans la comparaison des résultats issus de différentes zones.

Zusammenfassung

Mit einem 48 kHz-Echolot wurde von einem Atom-Unterseeboot aus ein zusammenhängendes Profil der Eisdecke über dem Arktischen Ozean zwischen Spitzbergen und dem Nordpol aufgenommen. Zur Messung von Koordinaten aus den Aufzeichnungen mit einer Dichte von etwa 1 000 Punkten pro km Profilspur diente ein halbautomatisches Digitalisiergerät. Unter Anwendung von Methoden, die für die Rekonstruktion subglazialen Reliefs aus 35 MHz-Radar-Echoaufzeichnungen entwickelt waren, wurde die Verzerrung, die durch den Abstrahlwinkel des Lotes von 20° auftrat, teilweise beseitigt. Aus dem verbesserten Profil wurde der Tiefgang des Eises alle 2 m abgeleitet. Die Daten wurden in Abschnitten von 10 km analysiert, die Zahlen für jeden Breitengrad zusammengefasst. Die Ergebnisse enthalten den mittleren Tiefgang des Eises, den Prozentanteil des Eises mit weniger als 0,3 m Tiefgang und den Prozentanteil ebenen Eises. Die häufigsten Tiefgänge ebenen Eises sind in Histogrammen dargestellt, aus denen das Verhältnis einjährigen zu älterem Eis entnommen werden kann. Die Zahl der Eiskiele, ihr mittlerer Tiefgang und die Verteilung des Tiefgangs erscheinen in Tabellen. Es liessen sich Erklärungen finden, die von ausschlaggebender Bedeutung für den Vergleich von Daten aus verschiedenen Gebieten sind.

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References

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