雪冰表面
的表面能量平衡融化的雪和冰已经被广泛的研究,尽管仍存在一些未解决的问题。第一个挑战是决定是否一个雪或冰的表面是两到三维;也就是说,它是一个表面或体积?在某些方面它既是。有一个双向表面与大气之间能量的交换,通过几种不同的能量传递过程,这决定了提供的净能量从雪或冰或丢失在一个给定的时间间隔。同时,一些在地表能量通量,传输和反射等短波辐射(太阳),涉及到几厘米或8分米积雪或结冰。湍流漩涡负责显热通量(稍后定义)地下也传输能量和水分。额外的能量通量在冰雪与导热相关联,熔体渗透或雨水,潜伏热释放重新冻结的融水。
分别是有用的讨论冰雪热力学方面(i)表面能量平衡,描述交流氛围,和(2)内部能量平衡(即。,能量守恒在积雪或有限厚度的冰)。我回到这个内部能量平衡在接下来的部分。
能源预算的定义的雪/冰表面与大气之间能量通量。能量通量表示为单位时间内单位面积上,估计在瓦特每平方米。我们定义通量时积极代表能量流到表面。净能量通量雪或冰,Qn,是由能量平衡
Qn = Qs * - Qs - + QL - QL - Qh +量化宽松+ +路上+ Qp - Qr (3.1)
QS *是哪里传入的短波辐射在表面和QS - = asq *反射的短波辐射,对反照率。QL *和QL -传入和传出长波红外()辐射,路上是地下能量通量与辐射传输和热传导雪/冰,QH和量化宽松政策明智的和潜热通量,Qp和Qr代表显热流水降水和径流。这些能量平衡条件见示意图如图3.1所示。
按照惯例的雪水文冰川学、潜热通量在(3.1),量化宽松,是预留给流程
图3.1。示意图为冰雪表面能量平衡过程。
图3.1。示意图为冰雪表面能量平衡过程。
升华和沉积;能源预算分别QN融化,虽然这也是一个过程潜在的能量。
(3.1)的右边通量测量或建模和QN代表表面能量的盈余或赤字。融化(0°C)雪或冰表面与QN > 0,这个能量致力于生成表面融化,融化率m (s1)单位。Qn < 0时,这通常会导致雪或冰的冷却,但这并非总是如此:如果有自由水在表面或雪的孔隙空间,Qn < 0可以驱动重新冻结,而温度保持在0°C。如果表面温度低于熔点,净能量驱动加热或冷却。这些情况可以概括如下:
t = 0°C和QN 0美元,(3.2)
t = 0°C和QN < 0和水可用,(3.2 b)
t = 0°C或(t = 0°C, QN 0美元,没有水)。(3.2 c)
在这里,雪或ps冰的密度,密度和pw和低频熔化潜热水,d是积雪的厚度或感兴趣的层冰,和c是比热容。方程(3.2)给出了融化速度的变化率在雪或冰厚度(而不是水当量)。当有一个能量赤字(3.2 b), m是负的,相应的重新冻结。在这种情况下,表面水凝结在底层的雪或冰酷,后(3.2 c)。第三个方程表示积雪的内部能量的变化或冰层,假设大部分体积热容(rsc)。在现实中,密度和热容随深度和解决方案(3.2 c)需要考虑的能量平衡在完整的雪或冰的厚度,解决了在不同的深度。
继续阅读:内部能量平衡在雪和冰
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