Hostname: page-component-76d6cb85b7-kcxw8 Total loading time: 0 Render date: 2026-07-19T10:04:21.208Z Has data issue: false hasContentIssue false

Discharges of Turbid Water during Mini-Surges of Variegated Glacier, Alaska, U.S.A.

Published online by Cambridge University Press:  20 January 2017

Neil Humphrey
Affiliation:
Geophysics Program AK-50, University of Washington, Seattle, Washington 98195, U.S.A
Charles Raymond
Affiliation:
Geophysics Program AK-50, University of Washington, Seattle, Washington 98195, U.S.A
Will Harrison
Affiliation:
Geophysics Program AK-50, University of Washington, Seattle, Washington 98195, U.S.A
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Discharges of water, sediment, and dissolved impurities from Variegated Glacier, Alaska, were monitored in the early summers of 1980 and 1981 during the occurrence of mini-surges. Seasonal trends, weather-related events, and diurnal variations similar to behavior of other temperate glacier streams were found. The principal effect in the stream associated with mini-surge occurrence was a brief discharge of extremely turbid water. The turbidity is assumed to be introduced into the basal hydraulic system by initiation of the fast motion of a mini-surge at a time and location on the upper glacier known from other measurements. The mean water velocity in the hydraulic system over the intervening distance is thereby determined (0.3 ms−1). The mean water velocity, together with the water discharge (≈16 m3 s−1 at the terminus), places constraints on the distribution of water velocity u and total cross-sectional area A T of the flow paths along the glacier base. This leads to the conclusion that within the zone of mini-surge occurrence in its unperturbed state: u is about 0.1 ms−1 or possibly less; A T is about 102 m 2 or possibly more, and it must be divided into a very large number of small passageways, be blocked by constrictions, or both. The total water cross-section corresponds to a layer 0.1–0.2 m thick when spread uniformly over the glacier width. The water velocity is close to or less than the propagation velocity of the mini-surges. Between the zone affected by mini-surges and the stream, a dynamically less active lower section of the glacier is probably underlain by a small number of conduits, in which the water velocity may be very high (≥ 2 m s−1). Water discharge following the mini-surges puts an upper limit on water-storage changes associated with the anomalous ice motion.

Résumé

Résumé

L’écoulement de l’eau, des sédiments et des impuretés dissoutes venant du Variegated Glacier, Alaska, ont été suivis au début des étés 1980 et 1981 pendant les mini-surges. Des tendances saisonnières, des événements fonction de la météorologie, et des variations semblables à celles des autres émissaires de glacier tempéré ont été rencontrés. La principale conséquence d’une mini-surge sur l’émissaire est constitué par un bref écoulement d’eau extrêmement trouble. On attribue l’origine de cette turbidité au système hydraulique qui à la base, lors du début du mouvement rapide d’une mini-surge, dès son développement dans la partie supérieure, connu par d’autres mesures. La vitesse moyenne de l’eau dans le système hydraulique sur la distance considérée est ainsi déterminée (0,3 m s−1). La vitesse moyenne de l’eau, avec le débit de l’émissaire (≈16 m3 s−1 au front), déterminent la répartition de la vitesse u et de la surface transversale A T des trajets d’écoulement le long du lit. Cela conduit à la conclusion que dans les zones où se produit la mini-surge on a pour l’état non perturbé: u voisin de 0,1m s-1 ou peut être moins; A T voisin de 102 m2 ou inférieur, qui peut être soit divisé en un très grand nombre de petits canaux, soit bloqués par fermeture, ou les deux à la fois. L’ensemble de l’eau dans une coupe transversale correspond à une couche de 0,1–10,2 m d’épaisseur pour un écoulement uniformément réparti sur la largeur du glacier. La vitesse de l’eau est voisine ou inférieure à la vitesse de propagation des mini-surges. Entre la zone affectée par des mini-surges et le torrent sous glaciaire, une section inférieure dynamiquement moins active est probablement constitué par un petit nombre de conduits, dans lesquels la vitesse de l’eau peut être très élevée (≥ 2 m s−1). Le débit de l’eau qui accompagne les mini-surges définit une limite supérieure aux modifications du stockage de l’eau associé aux anomalies du mouvement de la glace.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Abflüsse von Wasser, Sediment und gelösten Verunreinigungen aus dem Variegated Glacier, Alaska, wurden im Frühsommer der Jahre 1980 und 1981 während des Auftretens von Klein-Ausbrüchen festgestellt. Es zeigten sich jahreszeitliche Schwankungen, wetterbedingte Erscheinungen und tägliche Änderungen, ähnlich dem Verhalten anderer Ströme aus temperierten Gletschern. Der Haupteffekt im Abfluss bei Klein-Ausbrüchen war ein kurzer Austritt von extrem trübem Wasser. Es wird angenommen, dass die Trübung in das hydraulische System am Untergrund infolge des Beginns der schnellen Bewegung eines Klein-Ausbruchs an einer Stelle im oberen Gletscher eingeschleust wird, wie er aus anderen Messungen bekannt ist. Die mittlere Wassergeschwindigkeit im hydraulischen System über der dazwischenliegenden Strecke ist damit bestimmt (0,3 m s−1). Die mittlere Wassergeschwindigkeit liefert zusammen mit dem Abfluss (≈16 m3 s−1 an der Zunge) Aufschlüsse über die Verteilung der Wassergeschwindigkeit u und den Gesamtquerschnitt A T der Wasserführungen längs des Gletscherbeites. Dies führt zu dem Schluss, dass innerhalb der Zone des Eintritts von Klein-Ausbrüchen im ungestörten Zustand u ungefähr 0,1ms−1 oder weniger, A Tetwa 102 m2 oder mehr ist, wobei eine Unterteilung in eine sehr grosse Zahl kleiner Durchlässe oder eine Blockade durch Verengungen oder beides vorliegen muss. Der gesamtte Wasserquerschnitt entspricht einer Schicht von 0,1–0,2 m Dicke, wenn man ihn gleichmässig über die Gletscherbreite verteilt. Die Wassergeschwindigkeit ist annähernd gleich oder geringer als die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Klein-Ausbrüche. Zwischen der von Klein-Ausbrüchen betroffenen Zone liegt unter einer dynamisch weniger aktiven unteren Partie des Gletschers vermutlich eine kleine Zahl von Führungen, in denen die Wassergeschwindigkeit sehr hoch sein kann (≥2 m s−1). Der Wasserabfluss im Anschluss an Klein-Ausbrüche setzt eine obere Grenze für die Änderungen des Wasserspeichers, die mit der ungewöhnlichen Eisbewegung verbunden sind.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1986
Figure 0

Fig. 1. Map of Variegated Glacier showing discharge-stream locations.

Figure 1

Table I. Measurement History

Figure 2

Fig. 2. a. Maximum and minimum discharge of the upper stream estimated each day from time-lapse photography. b. Maximum and minimum discharge of the lower stream estimated each day from time-lapse photography.

Figure 3

Fig. 3. Measurements of water resistivity, turbidity, and stage of main stream for measurement intervals of (a) 1980 and (b) 1981. Measurement spacing is about 1½ h in 1980 and 30 min in 1981. Approximate conversions to total dissolved solid concentration; suspended sediment load and water discharge are explained in the text. Points show direct measurements of discharge and suspended sediment concentration used to calibrate stage and turbidity.

Figure 4

Fig. 4. Stacked daily records of turbidity, stage, and resistivity. Each curve is scaled to approximate the same amplitude for comparison of shape and phase.

Figure 5

Table II. Times of Turbidity Pulses in Relation to Times of Mini-Surges of Upper Glacier

Figure 6

Fig. 5. Stacked records of discharges and concentrations from the four mini-surges of 1980 with diurnal signal removed. Time origins for each mini-surge were taken as the time of peak turbidity.

Figure 7

Table III. Mean Velocity of Leading Edge of Turbidity Rise

Figure 8

Fig. 6. Glacier width integrated from the glacier head and steady-state water discharge, assuming water input averaged over the width is independent of longitudinal position. Arrows show location of main stream (km 16½) and boundary between upper and lower glacier regimes (km 9½). Head of glacier is on the right.