沉淀,积累,升华

第6章概述了冰盖上降水和积累的一些方面。堆积基本上代表了直接降水的净效应,它通过风冲刷和漂移在地表的再分布,以及由于融化和蒸发升华而造成的质量损失。积累通常通过雪坑或冰芯进行评估。基于沿海站降水观测,经调整风速根据最近冰芯的累积数据,估计冰盖上的年平均降水量为340毫米(大村etal。, 1999)。平均而言,沿海气象站的年降水量中只有40%是固体形式的。然而,在Danmarkshavn,这一数字上升到83%。东南沿海地区最大降水超过2000毫米,西北地区最大降水超过600毫米。中北部地区的降水量约为100毫米。东南极大区受地形隆起与移动气旋有关的东南气流。西北极大值与巴芬湾北部的气流和隆升有关。积累数据的趋势面分析(van der Veen et al., 2001)表明平均积累的80%的空间方差是大尺度大气环流及其与冰盖地形相互作用的结果。通过回归分析,他们认为位于沿海的气旋对降水的穿透距离约为200公里。的低降水在冰盖中部的高上方,与这一基本观点是一致的。

Ohmura et al.(1999)的分析与图6.6所示的模式生成降水图大体一致。虽然累积和降水的地图没有直接的可比性,但Ohmura等人(1999)的地图与图6.5中所给出的累积地图大致相似,显示了局部峰值>2000 mm。但图6.5显示了与Bales et al.(2001)讨论的累积估计的差异。显然,格陵兰岛上空降水和积累的细节仍然有些不确定。

第五章简要介绍了升华过程。它指的是在冰点以下的条件下(格陵兰岛的典型情况),水分子直接从固体转移到气相之间的表面和覆盖大气之间的水蒸气交换。这与蒸发形成对比,蒸发处理的是液相和气相之间的转移。两者的结合称为蒸发升华。

在冰盖消融区,Ohmura等人(1999)估计年蒸发升华在60 - 70毫米之间。在夏季的三个月里,冰盖的较高部分的厚度可能为20-30毫米。Box和Steffen(2001)基于两种方法对GC-Net数据的应用估算了冰盖上的升华项。一种是对一般环流模型中常用的类型的单级“批量”估计。第二种方法是在两个水平上测量风和湿度。那篇论文提供了细节。

冰盖上的升华在空间和时间上都是高度可变的。从地表到大气的最大升华速率往往发生在温度接近0°C和强风时。垂直温差允许比湿度的梯度,这反过来推动升华。在没有热源的强风下,垂直温差不会很大。因此,大的升华率可以发生在熔化事件降低表面反照率,促进增加太阳辐射的吸收。在晴朗的天空下,升华率最高的时候是正午,这时太阳加热最强烈。即使是邻近地点之间的升华也可能差别很大。沉积(蒸汽到固体)可以发生在有利的天气条件和反向的湿度梯度。由于辐射冷却,夜间也会发生沉积。

Steffen和Box(2001)用两级方法绘制的年度地图(如图8.4所示)表示了根据高程和经度计算的升华的趋势面拟合。虽然单级和双级方法的结果在升华速率的量级上有所不同,但空间模式非常相似。在大部分冰盖上,它们都表现出积极的升华(在我们采用的惯例中,表面到大气,见第5章),在夏季较温暖的低海拔地区升华程度最大。最高海拔表明有少量的蒸汽从大气转移到地表(沉积,在我们的惯例中是负的)。总的来说,他们估计升华造成的质量损失至少占年降水量的12%,可能高达23%,这取决于使用哪种计算方法。不管怎样,升华是格陵兰冰盖质量收支的一个相当重要的术语。

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