Accelerated Springtime Melt of Snow on Tundra Downwind from Northern Alaska River Systems Resulting from Niveo-aeolian Deposition Events

Abstract

It is well known that light-absorbing particulate matter (PM) enhances absorption of sunlight when deposited on ice and snow. Such increased absorption is due to a reduction in surface albedo, resulting in accelerated melt of frozen surfaces. In isolation, earlier melt enhances Arctic warming since dark surfaces underlying snow and ice are exposed and absorb additional solar energy. Here, we combine various observational tools to demonstrate that aeolian deposition of PM along fluvial features on the North Slope of Alaska resulted in a notable reduction of surface albedo in the spring of 2016, from values typical for snow (~0.8) to around 0.35 on average. This reduction resulted in accelerated snow and ice melt by up to three weeks compared to unaffected areas. This phenomenon was observed to some degree in 12 other years dating back to 2003. Deposition generally was found to occur near particular sections of the rivers, with several areas affected by events in multiple years. In all years, the deposition is attributed to high wind events. The extreme case in 2016 is linked to unusually strong and extraordinarily persistent winds during April. The deposited material is thought to be the natural sediment carried by the rivers, resulting in a seasonally replenished source of PM. These findings indicate a previously unreported impact of both fluvial and atmospheric processes on the seasonal melt of northern Alaska rivers.Il s’agit d’un fait bien connu que la matière particulaire photo-absorbante rehausse l’absorption de la lumière solaire lorsqu’elle est déposée sur la glace et la neige. Cette absorption accrue est attribuable à la réduction de l’albédo de la surface, ce qui se traduit par la fonte accélérée des surfaces glacées. Individuellement, la fonte hâtive augmente le réchauffement de l’Arctique parce que les surfaces sombres se trouvant sous la neige et la glace sont exposées et absorbent l’énergie solaire supplémentaire. Ici, nous recourons à divers outils d’observation pour montrer que le dépôt éolien de matière particulaire le long des caractéristiques fluviales de la North Slope de l’Alaska a entraîné une réduction notable de l’albédo de la surface au printemps de 2016, passant de valeurs typiques pour la neige de (~ 0,8) à environ 0,35 en moyenne. Cette réduction a donné lieu à l’accélération de la fonte de la neige et de la glace dans une mesure de trois semaines comparativement aux endroits qui n’ont pas été touchés par la réduction. Ce phénomène a été observé dans une certaine mesure pendant 12 autres années, remontant en 2003. De manière générale, des dépôts se sont ramassés près de segments particuliers des cours d’eau, et plusieurs des secteurs ont été touchés par des événements au cours de plusieurs années. Dans l’ensemble, les dépôts sont attribués à des vents violents. Le cas extrême de 2016 découle de vents inhabituellement forts et extraordinairement persistants en avril. La matière déposée serait peut-être du sédiment naturel transporté par les cours d’eau, ce qui donne lieu au réapprovisionnement saisonnier de la source de matière particulaire. Ces constatations mènent à une incidence antérieurement non déclarée des processus fluviaux et atmosphériques sur la fonte saisonnière des cours d’eau du nord de l’Alaska

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