Zusammenfassung
Aus einem umfangreichen Material von Registrierungen und Beobachtungen aus der eisnahen Luftschicht auf Alpengletschern werden die Tage mit Gletscherwind herausgegriffen. Neue Erfahrungen über den Tagesgang, die Geschwindigkeitsverteilung und den thermischen Aufbau dieses Schwerewindes werden mitgeteilt. DerTagesgang läßt zwei gleichberechtigte Maxima (vor Sonnenaufgang und vor Sonnenuntergang) und zwei Minima (vor Mittag und vor Mitternacht) erkennen. Die gleiche doppelte Schwankung zeigt auch der vertikale Temperaturgradient als Folge des verschiedenen Tagesganges von Luft- und Eistemperatur. DieGeschwindigkeitsverteilung im vertikalen Aufbau zeigt das Maximum bis zu 3 m/sec unterhalb 2,5 m Höhe. Die Beziehung zwischen Höhenlage und Geschwindigkeit des Maximums läßt sich durch ein einfaches Potenzgesetz beschreiben. Mit Hilfe der für die Geschwindigkeit eines stationären Schwerewindes vonA. Defant abgeleiteten Formel kann es wahrscheinlich gemacht werden, daß die Mächtigkeit der als Gletscherwind abfließenden Kaltluft auf Alpengletschern die Größenordnung Dekameter kaum übersteigt. Derthermische Aufbau der eisnahen Luftschicht verrät sofort die rezente Vorgeschichte der Luft: die als Gletscherwind abfließende “gletschereigene” Luft ist bei stabiler Schichtung durch einen großen vertikalen Gradienten der Temperatur, infolge vorausgegangener intensiver Wärmeabgabe, charakterisiert; die durch Advektion vom eisfreien Gelände herangeführte “gletscherfremde” Luft weist einen wesentlich kleineren Temperaturgradienten auf. Mit dem Temperaturgradienten in linearem Zusammenhang stehen unregelmäßige Schwankungen der Temperatur, deren Amplitude bei Gletscherwind am größten ist. Sie sind vorwiegend eine Folge der turbulenten Vermischung der eisnahen Luftschicht und erlauben die Abschätzung eines Mischungsweges für Wärmeübergang. Da die bei turbulenter Vermischung durch die Luft zum Eis fließende Wärmemenge dem vertikalen Temperaturgradienten direkt proportional ist, wird bei Gletscherwind, unabhängig von der absoluten Höhe der Temperatur, die relativ größte Wärmemenge aus der Luft auf das Eis übertragen. Es ist somit sachlich unbegründet, dem Gletscherwind eine konservierende, das Eis vor rascher Abschmelzung schützende Wirkung zuzuschreiben.
Summary
From an extensive material of records and observations within the air layer near the ice surface of Alpine glaciers the days with glacier wind were extracted. New results concerning daily variation, velocity distribution, and thermal structure of this gravity-wind are communicated. Thedaily variation shows two maxima of equal significance (before sunrise and before sunset) and two minima (before noon and before midnight). The same double variation becomes also manifest in the vertical temperature gradient as a consequence of the different daily variation of air and ice temperature. The verticalvelocity distribution shows a maximum approaching 3 m/sec below 2.5 m height. The relation between level and velocity of the maximum can be described by a simple exponential law. Using the formula ofA. Defant for the velocity of a stationary gravity-wind, it can be shown that, most likely, the height of the layer of cold air moving downward on Alpine glaciers as glacier wind hardly exceeds the order of magnitude of decameters. Thethermal structure of the air layer near the ice surface reveals its origin: air of glacial origin flowing down as glacier wind is characterized, in case of a stable stratification, by a great vertical temperature gradient after intensive emission of heat; non-glacial air arriving by advection from parts clear of ice has a considerably smaller temperature gradient. There is a linear relation between temperature gradient and irregular variations of temperature the amplitudes of which reach a maximum in glacier wind. They are principally an effect of the turbulent mixing process of the air near the ice surface and make possible estimating a mixing length for the heat transfer. As the quantum of heat being transferred by turbulent mixing from air to ice is directly proportional to the vertical temperature gradient, the relatively highest amount of heat passes from air to ice with glacier wind, independently of the absolute height of temperature. Therefore, there are no objective arguments for attributing to the glacier wind a conserving effect which protects the ice from rapid melting.
Résumé
A partir d'un vaste matériel d'observations de la couche d'air voisine de la glace, l'auteur établit une liste des jours avec brise de glacier. Il communique de nouveaux résultats concernant la variation diurne, la répartition des vitesses et les conditions thermiques de ce vent. Lavariation diurne présente deux maxima (avant le lever et avant le coucher du soleil) et deux minima (avant midi et avant minuit). Le gradient vertical de température accuse la même périodicité par suite des variations diurnes différentes des températures de l'air et de la glace. Ladistribution de la vitesse selon la verticale fait ressortir le maximum atteignant 3 m/s au-dessous de 2,5 m de hauteur; l'altitude et la vitesse du maximum sont liées par une loi exponentielle simple. Grâce à la formule deA. Defant concernant la vitesse d'un courant de gravitation stationnaire, on peut montrer que l'épaisseur des brises des glaciers alpins ne dépasse probablement pas une dizaine de mètres. Lastructure thermique de la couche d'air proche de la glace trahit son passé immédiat: cette couche est en effet caractérisée par un fort gradient vertical de température par suite de la perte de chaleur intense, tandis que l'air provenant par advection des parties avoisinantes, libres de glace, possède un gradient notablement plus faible. Il y a en outre des variations de température irrégulières, linéairement liées au gradient de température et dont l'amplitude est maximum par la brise de glacier; elles résultent essentiellement du mélange turbulent de la couche voisine de la glace et permettent d'estimer un parcours de mélange du transfert de chaleur. Comme la quantité de chaleur transmise à la glace par le mélange turbulent de l'air sus-jacent est directement proportionnelle au gradient vertical de température, relativement la plus grande quantité de chaleur passe, par brise de glacier, de l'air à la glace, et cela indépendamment de la valeur absolue de la température. Il n'est donc pas justifié d'attribuer à la brise de glacier la propriété de protéger la glace d'une fusion rapide.
Article PDF
Avoid common mistakes on your manuscript.
Literatur
Ambach, W.: Über den nächtlichen Wärmeumsatz der gefrorenen Gletscheroberfläche. Dissertation Innsbruck, 1953.
Brunt, D.: Physical and dynamical Meteorology. Cambridge 1944.
Defant, A.: Der Abfluß schwerer Luftmassen auf geneigtem Boden nebst einigen Bemerkungen zu der Theorie stationärer Luftströme. Sitzber. Preuß. Akad. Wiss., Phys.-math. Kl.XVIII, Berlin 1933.
Defant, F.: Zur Theorie der Hangwinde, nebst Bemerkungen zur Theorie der Berg- und Talwinde. Arch. Met., Geoph. Biokl., Ser. A,I, 421 (1949).
Ekhart, E.: Neuere Untersuchungen zur Aerologie der Talwinde: Die periodischen Talwinde in einem Quertale der Alpen. Beitr. Phys. fr. Atmosph.XXI, 245 (1934).
—: Über einige Gletscherwindmessungen in den Ötztaler Alpen. Z. f. GletscherkundeXXII, 217 (1935).
—: Die Tageszeitenwinde der Alpen. Die Naturwissensch.26, 21 (1938).
—: Über Gebirgswinde. Alpenvereinszeitschr.78, 101 (1953) (Jahrb. d. ÖAV. 1953).
Evers, W.: Gletscherwinde am Nigardsbre (Südnorwegen). In: Landschaft und Land (Festschr.E. Obst), 123, Amt f. Landeskunde, Remagen/Rh., 1951.
Hoinkes, H. undN. Untersteiner: Wärmeumsatz und Ablation auf Alpengletschern I. Vernagtferner (Ötztaler Alpen), August 1950. Geograf. Ann.XXIV, 99 (1952).
Hoinkes, H.: Zur Mikrometeorologie der eisnahen Luftschicht. Arch. Met., Geoph. Biokl. Ser. BIV, 451 (1953).
—: Wärmeumsatz und Ablation auf Alpengletschern II. Hornkees (Zillertaler Alpen), Sept. 1951. Geograf. Ann.XXXV, 116 (1953).
Lettau, H.: Isotropic and non-isotropic turbulence in the Atmospheric Surface Layer. Geophys. Res. Pap. No 1, Cambridge, Mass. 1949.
Loewe, F.: Das Klima des Grönländischen Inlandeises. In:Köppen-Geiger, Handb. d. Klimatol. IIK, Berlin 1935.
Schwabl, W. undH. Tollner: Vertikalbewegungen der Luft über einem Gletscher. Meteorol. Z.55, 61 (1938).
Spranger. E.: Die Magie der Seele. Tübingen 1947.
Sutton, O. G.: Convection in the atmosphere near the ground. Quart. J. Roy. Meteorol. Soc.74, 13 (1948).
Sutton, O. G.: Micrometeorology. New York und London 1953.
Tollner, H.: Gletscherwinde in den Ostalpen. Meteorol. Z.48, 414 (1931).
Tollner, H.: Gletscherwinde auf der Pasterze.XLIV. Jber. d. Sonnblickvereins f. d. Jahr 1935, 38, Wien 1936.
Tollner, H.: Wetter und Klima im Gebiet des Großglockners. Carinthia II, 14. Sonderheft, Klagenfurt 1952.
Wallén, C. C.: Glacial-meteorological investigations on the Kårsa-Glacier in Swedish Lappland, 1942–48. Geograf. Ann.XXX, 451 (1949).
Wegener, K.: Der Schwere-Wind. Ann. Hydrogr. Marit. Meteorol.62, 285 (1934).
Wegener, K.: Ergänzungen für Eismitte. Wiss. Ergebn. d. D. Grönland Expedit. Alfred Wegener 1929 und 1930/31. Bd. IV/2, Leipzig 1939.
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
Mit 7 Textabbildungen.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Hoinkes, H. Beiträge zur Kenntnis des Gletscherwindes. Arch. Met. Geoph. Biokl. B. 6, 36–53 (1954). https://doi.org/10.1007/BF02246739
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF02246739