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Nivation: An Arctic-Alpine Comparison and Reappraisal

Published online by Cambridge University Press:  20 January 2017

Colin E. Thorn
Affiliation:
Department of Geography, University of Maryland, College Park, Maryland 20742, U.S.A.
Kevin Hall
Affiliation:
Institute for Environmental Sciences, University of the Orange Free State, Bloemfontein, South Africa
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Abstract

Nivation is a collective noun identifying a set of geomorphic processes, comprised of an indeterminate number of elements and of unknown relative importance, for which there is little likelihood of ever producing a precise definition. Instead, attention should first be directed towards the relationships between snow-packs and individual geomorphic processes. The relationship between freezing amplitude in the bedrock, snow cover, and aspect at an Arctic site in northern Norway and an alpine site in the Front Range, Colorado, U.S.A. is complex. Comparison of field data and laboratory criteria permit several conflicting interpretations. If oscillations across 0°C, regardless of freezing amplitude, are critical, the alpine site is potentially a more active freeze-thaw weathering regime, with a primary springtime peak and a secondary fall peak. If a freezing amplitude of –5°C is required for effective freeze-thaw weathering then the alpine site is largely inactive and the Arctic active (but with only a single fall peak). Chemical weathering is much more important at snow-patch sites than has traditionally been recognized. Mass wasting at colluvial sites subject to snow patches is dominated by interaction between overland flow and solifluction when the site is unvegetated, and by solifluction when it is vegetated. Given contemporary knowledge of snow and glacial geomorphology, there appears to be no threshold, only differences of intensity. Resolution of the disruptive mechanism associated with bedrock freezing and its constraining temperature and moisture requirements is the most pressing present problem in the field of snow geomorphology.

Résumé

Résumé

La nivation est une appellation collective désignant un ensemble de processus géomorphnlogiques composé d’un nombre indéterminé d’éléments d’importance relative inconnue, pour lequel il est très peu probable qu’on parvienne jamais à une définition précise. On devrait plutôt apporter en premier lieu son attention aux relations entre le manteau neigeux et chaque processus géomorphologique individuel. La relation entre l’intensité du gel du lit rocheux, le manteau neigeux et l’exposition dans un site arctique en Norvège septentrionale et dans un site alpin dans le Front Range, Colorado, États-Unis est complexe. La comparaison entre les données du terrain et les résultats du laboratoire autorise plusieurs interprétations opposées. Si les oscillations autour de o°C indépendamment de l’intensité du gel, sont critiques, le site alpin peut être soumis à un régime d’alternance gel-dégel plus actif avec un maximum primaire au printemps et un maximum secondaire à I’automne. Si une intensité de gel de –5° cest nécessaire pour que se manifeste une dégradation réelle par le gel-dégel, alors le site alpin est surtout inaclif; et le site arctique actif (mais seulement avec un seul maximum à I’automne). La désagrégation chimique est beaucoup plus importante sur les sites où subsistent des congères de neige qu’il n’est tradilionnellement reconnu. La dégradation de masse sur les sites colluviaux sujets aux accumulations de neige est dominée par l’interaction entre les écoulements superficiels et la solifluction lorsque le site n’est pas végétalisé, et par la solifluction lorsqu’il est végétalisé. Les données de la connaissance contem-poraine sur la géomorphologie nivale et glaciaire fait apparaître qu’il n’y a pas de seuil tranché mais seulement des différences d’intensité. La compréhension du mécanisme de rupture associé au gel du lit rocheux et ses exigences contraignantes de température et d’humidité est le problème actuellement le plus urgent dans le domaine de la géomorphologie de la neige.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Nivation ist ein Kollektivbegriff für eine Reihe von formbildenden Vorgängen; er umfasst eine unbestimmte Zahl von Elementen, deren relative Bedeutung unbekannt ist, weshalb nur geringe Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass sich je eine genaue Definition finden lässt. Stattdessen sollte die Aufmerksamkeit zunächst auf die Beziehungen zwischen Schneeanhäufungen und einzelnen formbildenden Vorgängen gerichtet sein. Die Beziehung zwischen der Amplitude des Bodenfrostes, der Schneedecke und dem Aussehen einerseits an einem arktischen Platz in Nordnorwegen, andererseits an einer Hochgebirgsstelle in der Front Range von Colorado, U.S.A., ist komplex. Der Vergleich zwischen Feldmessungen und Laborkriterien lässt mehrere widersprüchliche Deutungen zu. Wenn Schwankungen um o’C ohne Rücksicht auf die Frostamplitude massgeblich sind, dann weist die Hochgcbirgsstelle ein potentiell aktiveres Frostwechsel-Verwittereugsregime mit einem primären Höhepunkt im Frühling und einem sekundäten im Herbst auf. Wird dagegen eine Frostamplitude von –5°C für eine effektive. Frostwechsel-Verwitterung benötigt, dann ist die Hochgebirgs-stelle weitgehend inaktiv und die arktische aktiv (jedoch mit nur einem Höhepunkt im Herbst). Chemische Verwitterung ist an Stellen mit Schneeflecken weit wichtiger als traditionsgemäss angenommen wurde. Die Massenbewegung an Anhäufungsstellen von Colluvium unter der Wirkung von Schneeflecken wird vom Wechselspiel zwischen Rutschungen und Solifltiktion bestimmt, wenn das Gelände vegetationslos ist, von der Solifluktion allein im bewachsenen Gelände. Nach dem derzeitigen Wissensstand in der Schnee- und Eisgeomorphologie scheint hier keine Schwelle zu bestehen, höchstens Unterschiede in der Intcnsität. Die Klärung des Abrissmechanismus, der mit Frost am Felsbett verbunden ist, und der dafür notwendigen Bedingungen für Temperatur und Feuchtigkeit ist das gegenwärtig dringendste Problem auf dem Gebiet der Schneegeomorphologie.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1980
Figure 0

Table I. Elements of nivation according to most widely cited references

Figure 1

Fig. 1. Regional location of the Arctic research site. The map is modified with permission from The Times atlas of the world. Mid-century edition. Vol. 3. Northern Europe. London, The Times Publishing Co., Ltd., 1955, plate 52.

Figure 2

Fig. 2. A view looking approximately south-west across the Arctic research site. Note the waterfall at the top of the transverse section of the snow-patch.

Figure 3

Fig. 3. Location of the three alpine research sites. The longitudinal site is the source of bedrock data; Martinelli site is the primary colluvial site; Saddle site is the subsidiary colluvial site briefly mentioned in the text. Contour interval is approximately 61 m.

Figure 4

Fig. 4. Looking north-west across the longitudinal site. The early June 1973 photograph shows the snow-patch near its maximum extent against the wall. The large snow-free buttress to the right of the person served as the control site.

Figure 5

Fig. 5. Looking north-east across Martinelli snow-patch (the alpine colluvial site). Photograph shows subdivision into upper and lower basins during melt-out.

Figure 6

Table II. Fall and early-winter freeze-phase amplitudes at the arctic site (rockband 6), 13 September-9 December I973

Figure 7

Table III. Fall and early-winter freeze-phase amplitudes at alpine microsites, 1971*

Figure 8

Table IV. Seasonal distribution of freeze–thaw cycle frequency at the alpine bedrock site

Figure 9

Table V. Seasonal distribution of freeze-thaw cycle-frequency with freeze-phase amplitude ≥ –5.0°C at the alpine bedrock site*

Figure 10

Table VI. Solutes (p.p.m.) from precipitation, snow-pack, and melt waters at the Arctic site

Figure 11

Table VII. Solutes (p.p.m.) from snow-pack and melt waters at the alpine colluvial site