Zum Strahlungshaushalt des Grönländischen Inlandeises: Vergleichende Studie im Akkumulations- und Ablationsgebiet

Zum Strahlungshaushalt des Grönländischen Inlandeises: Vergleichende Studie im Akkumulations- und Ablationsgebiet

Von W. Ambach

*

Univ.-Prof. Dr. R. Steinmaurer anläßlich seiner Emeritierung gewidmet.

Zusammenfassunq: Für die Periode Mai bis Juli wurden in den Jahren 1959 und 1967 vergleichende Me s s un- gen des Strahlungshaushaltes im Ablations- und Akkumu lü tio ns qehi e t des Grönländischen Inlandeises durch- geführt. Der wesentliche Unterschied beider Meßserien ist durch die verschiedene Albedo der Schnee- und Eisoberfläche bedingt. Im Akkumulationsgebiet zeigt sich für Tagessummen der Strahlungssträme das über- raschende Ergebnis, daß die Gesamtstrahluugsbilanz mit der Bewölkung zunimmt, da der Einfluß der lang- w el liqen Strahlungs bilanz im Strahlungshaushalt entscheidend ist. Dieses Ergebnis gilt auch bei Höchstwer- ten der Tagessummen der kurzwelltqen Einstrahlung. Numerisch resultiert, daß einer Zunahme der lenq- wenigen Strahlungsbilanz von 150 cal/cm-d durch Bewölkungszunahme, eine Abnahme der kurzweIligen Strahlungsbilanz von 100 c al/crntd gegenÜbersteht. Im Ablationsgebiet nimmt hingegen die Gesamtstrahlungs- bilanz mit zunehmender Bewölkung ab, da der Einfluß der k u rz we l liqe n Strahlungsbilanz im Strahlunqsheus- halt Überwiegt. Dementsprechend wurde eine positive Korrelation im Akkumulationsgebiet zwischen lanq- we lliqer Strahlungsbilanz und Gesamtstrahlungsbilanz gefunden, im Ablationsgebiet zwischen kurzweIliger Strahlungsbilanz und Gesamtstrahlungsbilanz. Höchstwerte der Gesamtstrahlungsbilanz resultieren im Akku- mulationsgebiet bei hohen Werten der langweIligen Strahlungsbilanz und gleichzeitig kleinen Werten der kurzweIligen Strahlungshilanz, während sich im Ablationsgebiet Höchstwerte der Gesamtstrahlungsbilanz bei hohen Werten der kurzweIligen Strahlungsbilanz und mittleren Werten der langwelligen Strahlungsbilanz ergeben. Wegen der großen Variationsbreite der Albedo im Ablationsgebiet (28^% bis 90^% ) sind die Bezie- lnmgen der Strahlungs ströme dort weniger klar ausgeprägt als im Akkumulationsgebiel, wo die Albedo nur zwischen 76^% und 92^% variiert. Die typischen Unterschiede der Struhlunqss tröme beider Meßserien wurden durch Häufigkeitsverteilungen von Tagessummen dargestellt.

Summary: For the period of Muy to July of 1959 'Emd of 1967, comparing measurements wer e made of the radiation fluxes in the area of ablation and accumulation of the Greenland Ice Cep. The most important difference in the two series of measurements is due to th e varying albedo of the snow and ice surface. In the area of accumulation, th e daily radiation fluxes show a surprising r esult: the no t radiation balance increases with cloudiness, because the influence of the lenq-wev e radiation balance is clecisive in the radie tion regime. Th is result holds also for m ax imurn daily totals of in co m in q short-wave radiation.

Numertcally. the long-wave radiation balance was foun d to tncr case 150 cal/cm?d owing to increasing clou- cliness, where as short-wave radiation balance a 100 cal/cmtd decrease. In the area of ablation, howev er , the net radition balance decreases es t.he cloudiness increases, owinq to the prevailing influence of short- wav e radiation in the radiation regime. Accorclingly, a positive conelation in the area of accumulation was found to exist between long-wave radiation b a l ance and net radi at.ion balance, in th e area of ablation, however, between short-wav e radiation balance antl net redietlon ba lence. Net radiation balance was found to have its maximum in the ar e a of accumu le t icn at high values of long-wave radiation bal ance , the v alues of sho'rtt-wav e radiation being low, whereas in th e area of ablation, net radiation balance h adils maxi- murn at high values of short-wave radiation b al ance and medium v al ue s of l o nq-w av e radiation b a l an ce , Owing to the great fluctuations in albedo in the area of ablation (28°/0 to 90^% ) , the relations among r adi a- tion fluxes are less cle ar than in the area of accumulation where the a lbedo varies b e twe en 76% and 92^% only. Th e typical differences in the r adietion fluxes of the two meesured s eri e s have b een clescribed in curves of daily frequency distribution.

Einleitung

Während der Internationalen Glaziologischen Grönlandexpeditionen EGIG I (1959) und EGIG II (1967) wurden in zwei Stationen des EGIG-Profiles Messungen des Energiehaus- haltes durchgeführt. Die Lage der Stationen und die Meßperioden sind:

EGIG I (1959): Camp IV - EGIG, 1013 m Seehöhe

69°40'05" N, 49°37'58" W (Ablationsgebiet) Meßperiode: 26. 5. bis 9. 8. 1959

EGIG II (1967): Carrefour, 1850 m Seehöhe

69°49'25" N, 47°25'57" W (Akkumulationsgebiet) Meßperiode: 13.5. bis 28. 7. 1967

Ablations- und Akkumulationsgebiete weisen während der sommerlichen Ablations- periode signifikante Unterschiede in der Albedo auf, die über den Strahlungs- und Energiehaushalt die Massenänderung der Eisbedeckung mitbestimmen. Dieses Problem

• Prof. Dr. Walter Ambach, Physikalisches Institut der Universität, A 6020 Inn sb ruck , Schöpfstr. 41.

10

ist für den alpinen Bereich ausführlich von

H.

Hoinkes und N. Untersteiner (1952) sowie von

F.

Sauberer und 1. Dirmhirn (1952) behandelt worden. Zusammenfassend hat H. Ho in- kes (1964) über Arbeiten referiert, die bis zum Ende des Internationalen Geophysikali- schen Jahres durchgeführt worden sind. Neuere Studien liegen für Gletscher der kanadi- schen Arktis vor (J. M. Havens 1964, J. M. Havens et aI. 1965, B. Holmgren 1971).

Eine Sonderstellung nimmt in diesem Fragenkomplex das Antarktische Inlandeis ein, da dort praktisch nur geringe Albedounterschiede auftreten (H. Hoinkes 1960, 1970; G. H.

Liljequist 1956). Am Grönländischen Inlandeis sind dagegen ausgedehnte küstennahe Zonen im Sommer schneefreie Eisoberflächen, so daß hier ein bedeutender Teil der Rück- lagen des Akkumulationsgebietes durch sommerliche Abschmelzung verbraucht wird

(A.

Bauer and C. Lorius 1964). Der Einfluß der Albedo und der Bewölkung auf den Strahlungs- und Energiehaushalt ist daher für das Grönländische Inlandeis im Zusam- menhang mit seinem Massenhaushalt von besonderem Interesse.

Der vorliegende Bericht beschränkt sich auf den Vergleich des Strahlungshaushaltes an den oben angeführten Stationen. Andere Energieströme, wie fühlbare und latente Wärmeströme, bleiben unberücksichtigt. Da beide Meßserien mit denselben Strahlungs- empfängern durchgeführt wurden

(2

Solarimeter,

1

Lupolengerät nach R. Schulze) und die Entfernung der Stationen nur ca. 100 km beträgt, sind sie zu einem Vergleich gut geeig- net. Der Umstand, daß beide Meßserien nicht im gleichen Jahr aufgenommen wurden, hat für die Schlußfolgerungen keine Bedeutung. Die Ergebnisse von 1959, sowie die Eich- messungen für die Strahlungsempfänger, sind bereits ausführlich publiziert (W. Ambach 1963, W. Ambach et aI. 1963); die Meßreihe von 1967 wurde erst auszugsweise ver- arbeitet (W. Ambach 1974).

Der wesentliche Unterschied des Strahlungshaushaltes im Akkumulations- und Ablations- gebiet liegt im Wertebereich der Albedo, so daß hauptsächlich der Einfluß der Albedo auf den Strahlungshaushalt in Erscheinung tritt. Während die Albedo in der Meßserie

"Akkumulationsgebiet" mit dem Mittelwert 84% nur geringe Schwankungen aufweist (Variationsbreite der Albedo aus Tagessummen von 76% bis 92%). sind die Schwankun- gen der Albedo in der Meßserie "Ablationsgebiet" bei Eisoberfläche groß (Variations- breite der Albedo aus Tagessummen von 28% bis 58%). Die Mittelwerte, berechnet aus 10 Meßstellen bei Eisoberfläche, liegen zwischen 36,6% und 51,9%. Dazu kommen noch Tage mit schneebedeckter Oberfläche, so daß sich hier die Werte der Albedo von 28%

bis 90% erstrecken.

Neben dem Einfluß der Albedo ist jener der Bewölkung von besonderem Interesse. Es konnte bereits gezeigt werden, daß bei hoher Albedo

(>

75%) im Hochsommer die Tagessummen der Gesamtstrahlungsbilanz mit der Bewölkung paradoxerweise zunehmen, was durch den signifikanten Einfluß der langweIligen Strahlungsströme im Strahlungs- haushalt bedingt ist (W. Ambach 1974). Bei niedriger Albedo

^«

75%) nimmt jedoch der Einfluß der kurzweIligen Strahlungsbilanz dominierend zu, so daß sich im Fall der Eis- oberfläche eine Zunahme der Gesamtstrahlungsbilanz mit abnehmender Bewölkung er- gibt. Dieser grundsätzlich verschiedene Einfluß der Bewölkung auf die Gesamtstrahlungs- bilanz macht einen Vergleich der vorliegenden Meßserien attraktiv.

Im weiteren werden für die Strahlungsströme folgende Bezeichnungen verwendet:

B=

G-R+ A-E,

dabei bedeuten B die Gesamtstrahlungsbilanz, G und R die kurzweIligen Strahlungs- ströme (G-R kurzweIlige Strahlungsbilanz). A und E die langweIligen Strahlungsströme

(A-E langweIlige Strahlungsbilanz) .

Als Einheiten werden cal/cm-d oder caIlcm'h verwendet. Dabei gilt:

1 cal/cm-d = 279.1 W/m

²

1 cal/cm-h

=

11.63 W/m'

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L---'---I---'--+---'--+---'--+---'---+---4---...I Abb. 1: Beziehung zwischen Gesamtstrahlungsbiianz B und langweiliger Einstrahlung A. EGIG I ~ Meßserie im Ablalionsgebiet, EGlG II ~ Meßserie im Akkumulalionsgebiet.

Fig. 1: Relation between the net radiation balance Band the incoming long-wave radiation A. EGIG I = series of rneasurements in the ablation area, EGIG II = se rtes of measurements in the accumulation area.

Beziehungen zwischen den Strahlungsströmen

Im folgenden ist wesentlich, daß beide diskutierten Meßserien etwa symmetrisch zum

Solstitium liegen und daher die jahreszeitliche Variation der extraterrestrischen kurz-

welligen Einstrahlung gegenüber anderen Einflüssen vernachlässigbar ist.

Abb. 1 zeigt, daß im Akkumulationsgebiet B mit A positiv korreliert ist. Im Ablations- gebiet geht diese Korrelation jedoch wegen des bedeutenden Einflusses der kurzweiligen Strahlungsbilanz auf die Gesamtstrahlungsbilanz zufolge der niedrigen Albedo verloren.

Die niedrigeren Werte von A in der Meßserie .Akkurnulationsqebiet" sind vermutlich auf den geringen Wasserdampfgehalt der Atmosphäre zurückzuführen (Minimaltempera-

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Abb. 2: Beziehung zwischen Gesamtstrahlungsbilanz B und Globalstrahlung G. EGIG I

=

Meßserie im Abla- tionsgebiet, EGIG II

=

Meßserie im Akkumulationsgebiet.

Fig. 2: Relation between the net radiation balance Band incoming sh ort-wave radiation G. EGIG I = series of measurements in the ablation area, EGIG II = series of measurements in the accumulation area.

turen der Meßserie "Akkumulationsgebiet" bis -21°e, der Meßserie "Ablationsgebiet"

bis -9°C).

In Abb. 2 ist B in Abhängigkeit von G dargestellt. Die Verteilung der Meßpunkte läßt keine Korrelation zwischen beiden Strahlungsströmen erkennen. Höchstens im Fall der Meßserie "Akkumulationsgebiet" findet man eine schwach negative Korrelation zwischen Bund G angedeutet, die bereits früher diskutiert wurde (W. Ambach 1974). Der Grund für das Fehlen einer Beziehung zwischen Bund G im Fall der Meßserie "Ablations- gebiet" ist in der überaus starken Variation der Albedo zu finden, so daß daraus indirekt der signifikante Einfluß der Albedo auf B folgt.

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Abb. 3: Beziehung zwischen kurzwelliger Strahlungsbilanz G-R und langweiliger Strahlungsbilanz A-E.

EGIG I ~ Meßserie im Ablationsgebiet, EGIG II ~ Meßserte im Akkumulalionsgebiet.

Fig. 3: Relation between the short-wave radiation balance G-R end long-wave radiation balance A-E.

EGIG I = series of measurements in theeblatton ar e a, EGIG II ⁼ series of measurements in the accumula- tion area.

o

-50 -700 -750

In Abb. 3 ist G-R gegen A-E aufgetragen. Nur die Meßserie "Akkumulationsgebiet"

läßt wegen der geringen Schwankung der Albedo eine systematische Beziehung erken- nen und zeigt eine gute negative Korrelation zwischen G-R und A-E. Diese Beziehung gibt die numerische Erklärung der eingangs erwähnten paradoxen Aussage: Nimmt G-R durch Bewölkungszunahme um 100 cal/cm-d ab, so nimmt A-E um 150 cal/cm-d zu. Die Wirkung der Bewölkung auf die kurzweilige und langweilige Strahlungsbilanz ist daher entgegengesetzt. Bei niedrigen Albedowerten geht dieser Zusammenhang wegen des Uberwiegens der kurzweiligen Strahlungsströme in eine positive Korrelation über, die hier wegen der großen Albedoschwankungen nicht klar in Erscheinung tritt.

Der prinzipielle Unterschied des Strahlungshaushaltes im Akkumulations- und Ablations- gebiet zufolge der Albedo wird durch Abb. 4 ausgedrückt. Im Akkumulationsgebiet ist A-E mit B gut positiv und G-R mit B schwach negativ korreliert. Höchstwerte von B treten im Akkumulationsgebiet bei hohen Werten von A-E und kleinen Werten von G-R auf. In der Meßserie "Ablationsgebiet" ist hingegen zwischen A-E und B keine Korrelation feststellbar. Nur G-R zeigt hier mit B eine ausgeprägte positive Korrelation.

Höchstwerte von B treten im Ablationsgebiet bei Höchstwerten von G-R und mittleren

Werten von A-E auf. Damit ist die unterschiedliche Zusammensetzung des Strahlungs-

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-50 -200

Abb. 4: Beziehung zwischen langweIliger Strahlungs bilanz A-E und Gesamtstrahlungsbilanz B. sowie zwi- schen kurzweIliger Strahlungsbilanz G-R und Gesamtstrahlungsbilanz B. EGIG I ⁼ Meßserie im Ablations- gebiet, EGIG II

=

Meßserie im Akkumulationsgebiet.

Fig. 4: Relation between the long-wave radiation balance A-E and net r ad ie tion balance B as wel l as between the short-wave radiation balance G-R and Hel radi at lon balance B. EGIG I ⁼ sertes of measure- ments in the ablation area, EGIG II = series of measurements in the .accumulutton are a.

EG/Gll Albedo ,,58% EG/GI Albedo) 70%

200

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600 800

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Abb. 5: Abhängigkeit der Strahlungsströme von der Bewölkung bei verschiedener Albedo. Es bedeuten B die Gesamtstrahlungsbilanz, G die Globalstrahlung, A-E die langwellige Strahlungsbilanz und G-R die km- wellige Strahlungbilanz ." EGIG I ~ Meßserie im Ablationsgebiet, EGIG Il ~ Meßserie im Akkumulations- gebiet. Bewölkungsklassen vgl. Tab. 1.

Fig. 5: Dependence of the radiation fluxes on the cloudiness .at varying albedo. B ⁼ net radiaton balance, G = incoming short-wave radiation, A-E = long-wave r adia tlon balance, and G-R shor t-wavc radiation balance. EGIG I

=

s aries of mcesurcments in the ablation ar ca, EGIG II

=

se r ies of measurements in the accumulation area. Groups of cloudiness see Tab. 1.

*Aus zeichentechnischen Gründen wurde an Stelle A-E der Wert E~Aeingetragen.

15

Bewölkungsklassen (c) der Meßserie EGIG I:

o

!.j . !.j 1,5 .

1,2

~

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10';

^cs; 10 ' 10 <c.,; 10 ' 10 <c

«

10 ' 10< c.,; 10

Bewölkungsschätzungen: 3mal täglich.

Bewölkungsklassen (c) der Meßserie EGIG II:

o

0 2 2 4 . 4 6 . 6 8 8 10 10

10 ; IO

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10 ' 10

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10 ' 10

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10 ; 10

< c<

Ta ; 10

Bewölkungsschätzungen: stündlich.

Tab. 1: Bewölkungsklassen der Meßserien EGIG I und EGIG 11. Anhang zu Abb. 5.

Tab. 1: Groups of cloudiness of EGIG I and EGIG 11. Appendix to Fig. 5.

haushaltes im Akkumulations- und Ablationsgebiet deutlich: Eine positive Korrelation ergibt sich im Akkumulationsgebiet zwischen Bund A-E, im Ablationsgebiet zwischen Bund G-R.

Einfluß

der

Bewölkung

Der Einfluß der Bewölkung auf den Strahlungshaushalt wirkt sich in beiden Meßserien unterschiedlich aus (Abb. 5). Die Meßserie "Ablationsgebiet" wurde in 2 Gruppen nach Albedowerten eingeteilt. Bei hohen Albedowerten ergibt sich für beide Meßserien (Ablations- und Akkumulationsgebiet) eine Zunahme von B mit der Bewölkung, was durch den hohen Anteil von A-E in der Gesamtstrahlungsbilanz B bedingt ist. Bei niedrigen Werten der Albedo erhält man wegen des eminenten Einflusses der kurz-

0.8

0.6

0.2

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0/10 2/10 4/10 6/10 8/10 10/10

Abb. 6: Abhängigkeit von G/I von der Bewölkung. G bedeutet die Globalstrahlung, I die extraterrestrische Strahlung auf die horizontale Fläche. EGIG I

=

Meßserie im Ablationsgebiet, EGIG II

=

Meßserie im Akkumulationsgebiet.

Fig. 6: Dependence of GI! on thecloudiness. G = incoming short-wave radiation, I = extraterrestTialr adi- tton flux onto the horizontal surface. EGrG I = series of mcasurements in the .ablation are a, EGIG II

=

series of measurements in the accumulation area.

16

welligen Strahlungsströme eine Abnahme von B mit zunehmender Bewölkung. Dies ist durch die Schwächung von G durch die Bewölkung und dem großen Anteil von G-R in der Gesamtstrahlungsbilanz B verständlich. Der Einfluß der Bewölkung auf G ist in Abb. 6 durch das Verhältnis

G/I

dargestellt. I bedeutet darin die extraterrestrische kurzwellige Strahlung auf die horizontale Flächeneinheit. Wegen der höheren Werte von G in der Meßserie "Akkumulationsgebiet" zufolge der größeren Seehöhe der Station liegen die Werte

G/I

hier ebenfalls über jenen der Meßserie "Ablationsgebiet". Zur größeren See- höhe kommt im Akkumulationsgebiet noch der Effekt der Vielfachreflexion zwischen Schneeoberfläche und Wolkendecke, der bei hoher Albedo besonders wirksam ist und G vergrößert. Die Abhängigkeit A-E von der Bewölkung zeigt für beide Meßserien keinen besonderen Unterschied (Abb.

7).

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0/10 2/10 4/10 6/10 8/10 10/10

Abb. 7: Abhängigkeit der langweiligen Strahlungsbilanz A-E von der Bewölkung, EGIG I

=

Meßserie im Ablationsgebiet, EGIG II = Meßserte im Akkumulnttonsqebtet.

Fig. 1: Dependence of long-wave radiation balance A-E on c1oudiness. EGIG I = series of measurements in the ablation area, EGIG Ir = serfes of measurements in the accumulation area.

Der mittlere Tagesgang der Strahlungsströme wurde für beide Meßserien für starke und geringe Bewölkung sowie für hohe und niedrige Albedo in Abb. 8 dargestellt. Am auf- fälligsten ist die niedrige Tagessumme von B (Fläche der Kurve) bei geringer Bewölkung und hoher Albedo, was durch die negativen Werte von B zu Zeiten geringer kurzwelliger Einstrahlung begründet ist. Bei hohen Albedowerten sind diese negativen Anteile von B im Vergleich zu den positiven Anteilen nicht mehr bedeutend.

Häufigkeilsverleilung von Tagessummen

der

Sirahlungsslröme

Die Häufigkeitsverteilungen wurden in Histogrammen für B, G und A-E gezeichnet.

Die 5tägigen und 15tägigen Mittel wurden in kontinuierlich überlappenden Folgen ge- wonnen 1).

Abb. 9 zeigt den Unterschied zwischen der Meßserie .Ablationsqebtct" und .Akkumula- tionsgebiet" in der Werte verteilung von B sehr deutlich: Im Ablationsgebiet ergibt sich eine deutliche Verschiebung der Häufigkeitsverteilung zu höheren Werten von Bund wegen der großen Albedovariation auch eine relativ große Streuung. Wegen der aus- gleichenden Wirkung von Einzelwerten auf Mittelwerte verringert sich die Streuung mit zunehmender Periodenlänge. Analoge Darstellungen sind für G und A-E in Abb. 10 und Abb. 11 zu finden. Für G zeigt das Histogramm systematisch höhere Werte in der Meß-

1} Bei einer Folge der Tagessummen Xl, X2. X3. . . . wurde für die 5tägigen Mittel der erste Wert aus xr, X2, Xa, X4, X5 und der zweite Wert aus X2, Xa, X4r X_Ö/ X6 berechnet. Analog wurde beim 15tägigen Mittel vorgegangen.

17

EG/GJI EG/GI EG/GI

90 I 90 90 I

.J:: Albedo> 70%, c1oud. 0/70

I

^Albedo~70%, cloud.O/70, 1/10

I'" Alb;d" 58%.

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0/10,1110

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^{72h 24 h Oh} 72h 24 h Oh 72h 24 h

EG/GI EG/GI

90 90 90

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58%, cloud. 9/10)0/10

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60 +11 60

60

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Oh 72h 2t,h Oh 72h 2t,h

Abb. 8: Mittlerer T.a,gesgang der Strahlungs ströme für verschiedene Bewölkung und Albedo. Es bedeuten G und R die kurcwelhqen Strahlungsströme. A und E die langwelligen Strahlungsströme und B die Gesamtstrahlungsbilanz. EGIG I = Meßserie im Ablationsqebiet, EG1G II = Meßserie im Akkumulationsgebiet.

Fig. 8: Mean daily radiation fluxes for varying cloudiness and albedo, G and R = shcrt-wavr, radiation Iluxes , A and E = long-wave radiation fluxes and tx:

0;30

EG/GII EG/GI

0,20 / ^/

~ 15-day means

c

0,10

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-50 0 100 200 300 400

EG/GII EG/GI

0,20 / /

~ 5-day means

c

0,10

Bfcal/cm 2dJ ...

-50 200 300 1,00

0,20 EG/GI

<: /

<,

daily values

c

0,10

BCcal/cm 2dJ ...

-50 0 700 200 300 400

Abb. 9: Häufigkeitsverteilung von mittleren Tagessummen der Gesamtstrahlungsbilanz B. EGIG I ~ Meß- serie .irn Ablationsgebiet, EGIG II

=

Meßserie im Akkumulationsgebiet.

Fig. 9: Frequency distribution of me an daily total net radiation baI an ces B, EGIG I

=

series of measure- ments in the ablation area, EGIG II = series of measurements in the accumulatton area.

15-day means

0,25

0,20

0)5

EG/GJI

N=62

EG/GI

N=51

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-

0,05

O)oLJLI1ll~

0,20

0)5

300 1,00

EG/G Il

N=72

EG/GI

N=61

500 600 700

5-day means

800

900 800

700

daily values

500 600

EG/GJI

N=76

EG/GI

)~

N=65 0,20

0,15

0,10 0,10

0'05~"1!IIJ.fu~

300 1,00 500 600 700 800 900

Abb. 10: Häufigkeitsverteilung von mittleren Tagessummen der kurzweiligen Einstrahlung G. EGIG Meßserie im Ahlationsgebiet, EGIG II: Meßsene im Akkumuletionsqebiat.

Fig. 10: Frequency distribution 01 mean daily total incoming short-wave radiation, EGIG I

=

series 01 measurements in the ablation area, EGlGII

=

series of measurements in the accumulation area.

serie "Akkumulationsgebiet" , wobei die Verschiebung, wie bereits diskutiert, auf die größere Seehöhe der Station und auf die Erhöhung von G durch die VieUachreflexion zwischen Wolken und Schneeoberfläche erklärt werden kann, Für A-E ergibt sich kein wesentlicher Unterschied der Häufigkeitsverteilung beider Meßserien.

Dem Fonds zur Förderung wissenschaftlicher Forschung wird für die Unterstützung der Auswertearbeiten bestens gedankt. Ebenfalls gilt mein Dank Herrn G. Markl für die Mit- arbeit bei den Feldarbeiten im Jahre 1967, sowie Herrn P. Quehenberger und Frau J. Conen für die Hilfe bei der Auswertung,

20

0,1,0

0,30

0)0

.1

§

EG/GII

N=62

EG/GI

N=61

15-day means

A -Efcal/cm 2 dJ

..

0,20

0

-50

.i. ^EG/GII

N=72

~ ^c § ^EG/GI

_N=71

-100 -ISO -200

5-day means

0)5

0

-50 -100

1~ .. ^EG/GII

^N=76

§

_N=75

^EG/GI

-ISO -200

daily values

+30

o

^{-50 -100 -ISO -200}

Abb. 11: Häufigkeitsverteilung von mittleren Tagessummen der langweiligen Strahlungsbilanz A-E. EGIG Meßserie im Ablationsgebiet, EGIG II

=

Meßserie im Akkumulationgebiet.

Fig. 11: Frequency distribution of me an daily total incoming lonq-wave radiation , EGIG I

=

series of measurements in the ablation area, EGIG II = series of measurements in the .accumuletton area.

Literatur

Am b ach, W. (1963): Untersuchungen zum Energieumsatz in der Ablationszone des Gränländischen In- landeises (Camp IV - EGIG, 69°40'05" N, 49°37'58" W). Medd. om Gmnland, Bd. 174, Nr. 4. EGIG 1957-1960 Vol. 4, No. 4.

A m b ach, W. (1974): On the influence of cloudiness on the net radiation balance of a snow surface with high albedo. Manuscript submitted for publication.

Am b ach, W" E. B e s c h⁰rn e run d H. Ho i n k e s (1963): Uber die Eichung des Strahlungs bilanz- messers nach R. Schulze (Lupolengerät) . Arch. Met. Geoph. Bioklim. Serie B, 13, 76-95.

Bau er, A. an d C. L0r i u s (1964): The polar lee-caps. Impact, Vol. XIV, No. 4, 223-238.

21

Ha v e n s , J. M. (1964): Meleorology and heat balance of the accumulation area, Me Gill lee Cap. Canad.

Arctic Archipelago - Summer 1960, Upper Ice Station I 79°41' N, 90°27' W, 1530 m. Axel Heiberg Island Research Reports, Jacobsen Me Gill Arctic Res. Exp. 1959-1962. Meteorology Nr. 2, Montreal.

Ha v e n s . J. M., F, Müll e r an d G. C. W i I m0 t (1965): Comparative meteorological survey and a short-terrn he at b alence study of the White Glacier, Cerradien Aretic Archipelago - Summer 1962.

Axel Heiberg Island Research Reports, Jacobsen - McGill Arctic Res. Exp. 1959-1962, Meteorology Nr. 4, Montreal.

Ho i n k es, H. (1960): Studies of solar radiation andalbedo in the Antarctic (Little America and South Pole, 1957/58. Arch. Met. Geophys. Bioklim. Serie B, 10, 175-181, 1960.

Ho i n k es, H. (1964): Glaeial Meteorology, in: Research in Geophysics. Vo!. 2. Solid earth and interface phenomena (Ed. H. Odishaw), p. 391-424. The MIT Press, Cambridge, Mass achuse tts ,

Ho i n k es, H. (1970): Radtation budget at Little America V, 1957, International Symposium on Antarctic glaeiological explcc-ation (ISAGE), Hanover, N. H., 3-7 Sept. 1968. Intern. Ass. Seient. Hydrology Pub!. No. 86, 263-284.

H0inke^Sr H. und N. U n t e r5tein e r (1952): Wärmeumsatz und Ablation auf Alpengletschern, I, Vernagtferner (Otztaler Alpen), August 1950. Geograf. Annaler XXXIV, 99-158, 1952.

Hol m 9 renI B. (1971): Climate and energy exchange on a sub-po lar ice cap in summer. Part. E:

Radiation Climate. MeteorologiskJa Institutionen Uppsala Universitet Meddelande Nr. 111, Uppsala 1971.

Li Ij e q u ist, G. H. (1956): Energy exchange of an Antarctic snow field. Part 1 A: Short wave r edietion.

Norwegian-British-Swedish Antarctic Expedition, 1949-52, Seientific Res. Vol. H, Oslo.

Sau b e r er, F. und 1. Dir m h i r n (1952): Der Strahlungshaushalt horizontaler Gletscherflächen auf dem Hohen Sonnblick. Geogr. Annaler, Vol. 34, 261-290.

22