质量平衡与熔化

当地表由可以融化的固态冰组成时，一旦地面被加热到融化温度，地表平衡就会以某种不同的方式起作用。我们不能再解出方程6.33中的Tg了，因为只要还有冰融化，Tg就不能上升到融化温度以上。相反，我们计算熔化温度Tf下的表面残差，即。

Fnet (Tsa,Tf) = Frad(Tsa,Tf) - Fsens(Tsa,Tf) - FL(Tsa,Tf) (6.36)

如果Fnet(Tsa,Tf) > 0，则熔点能量通量Fnet可用。在这种情况下，单位时间内单位面积内熔化的质量由Fnet/Lf给出，其中Lf为聚变潜热．通常，这是转换为每单位时间的液体当量深度除以液相的密度。这样表示，如果液体没有流到其他地方，则该速率对应于熔化所引起的液体层的增长速率。融化是一种非常强大的消融冰的手段，无论是高山冰川，冰盖或海冰。聚变的潜热比升华的潜热小得多，所以一定数量的能量通过熔化比升华更快地将冰变成快速移动的形式。例如，的比率潜在的热是0.118，所以在一定的能量下，通过融化可以去除的冰量是升华的8.5倍。升华总是将蒸汽从冰表面带走，但要使融化真正成为消融，融水需要消失在某个地方。它可能通过一个叫做冰臼的深渊流到冰川的底部，也可能跑到一个融化的池塘，形成一个临时的湖泊。它也可能渗入雪中并重新冻结，在这个过程中释放潜热。在这种情况下，熔化实际上构成了能源运输机制而不是真正的消融。

4000 3500 3000 2500 2000 1500

m ig

: - 200 W / m * * 2,中性的:——•300 W / m * * 2,中性的:^ 100 W / m * * 2,稳定:- ^ -200 W / m * * 2,稳定:-»-300 W / m * * 2,稳定	/ / / / /
l
/ _____ -
r 1 m 1 KT 11 1 aiJri 1 i mJfT\	1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 -

260 265 270 275 280 285气温(K)

图6.4:液态水中的融化速率与空气温度的函数。给出了三种不同值的结果吸收的太阳辐射．计算U = 5m/s, z* = .00033m, hsa = .8。

图6.4显示了在三种不同的表面吸收太阳辐射值下，熔化速率作为空气温度的函数(其他条件见标题)。为了说明稳定表面层物理的重要性，每次计算都以两种方式进行:使用Monin-Obukhov理论和使用中性表面层理论。请注意，即使空气温度本身低于冰点，融化也可能开始;这只是因为能量平衡使地面比空气更温暖，如果有足够的供应太阳能吸收．还要注意，即使在固定的空气温度下，融化也会随着太阳吸收而增加。这表明，即使气温没有变化，冰川的消融也会受到太阳辐射的影响。各种各样的过程都能改变所吸收的太阳辐射，其中包括云层、地球辐射的变化轨道参数(见第7节)，事实上新鲜的雪比老冰更反光。对于吸收的任何一定量的太阳辐射，随着空气温度的升高，融化速度急剧增加，因为这增加了通过感热流和红外热流向表面传递热量。温度升高时，稳定表面层的形成大大限制了熔点的增加。在这种情况下，增加风速会极大地增加融化，因为较高的风速有利于较低的理查森数和较高的阻力系数。

如果过去冰川活动的一些地质指标告诉我们，在过去的某个特定时间，高山冰川更广泛，我们应该得出结论，当时更冷，还是只是当时下了更多的雪?同样，如果我们看到全球范围内的高山冰川正在退缩，我们是否应该将其视为气候变暖的迹象，还是降雪量减少的迹象?raybet雷竞技最新熔化速率对温度的敏感性对这个问题有很大的影响。考虑图6.4中吸收的太阳辐射为200w /m2的情况。将空气温度从270K提高到274K，熔化速率从零提高到650mm/mo。为了抵消这种融化的增加，雪的积累速度必须增加650毫米/月。这是一个非常可观的增长。客观地说，所需增加的降水量是过去几年在冰岛中部观察到的最大月降水量的三倍多，而冰岛中部是一个多雪的地方。再回想一下，我们所说的熔化速度是在液态水当量深度下的。积雪密度较低，实际积雪厚度为6.5米/月或以上。 It is not impossible for glacier extent to be affected by precipitation, but in situations where melting occurs, it takes a truly enormous change in precipitation to have the same impact as a rather modest change in temperature.

融化是一个非常非线性的过程，它就像一种整流器，能够将波动的温度信号转变为山地冰川或大陆冰川的长期增长或衰退冰盖。融化当气温接近冰点时开启，当气温升高时加速。另一方面，当气温大大低于冰点时，融化会急剧停止。因此，冰的消融并不关心深冬时它有多冷，而是非常关心夏季融化季节的长度和温度。这使得中纬度和极地山地冰川或大陆冰原的生长和衰减对融化季节的情况非常敏感。

继续阅读:海冰平衡的简单模型

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