Miniature temperature dataloggers for mapping and monitoring of permafrost in high mountain areas: first experience from the Swiss Alps

Abstract

Measurements of bottom temperatures of the winter snow cover (BTS) constitute a well-established method to map permafrost distribution in mountain areas. A method for continuous measurements of BTS with miniature dataloggers (MTDs) is used with a newly developed logger. This new tool is specially designed for rough field conditions. It was tested in two case studies on and around rock glaciers in Switzerland. One test site was in the Murtel-Corvatsch area (Upper Engadin) and the other in the Furggentalti area (Bernese Alps). The basic assumptions of the conventional BTS method were verified with continuous measurements. Important boundary conditions for BTS measurements are a sufficiently thick, undisturbed snow cover and an adequate measurement time. In autumn, before the snow cover is well developed, air circulation is still possible within the coarse active layer of rock glaciers, and heat exchange through the thin snow cover is facilitated. At the end of winter, meltwater percolation disturbs the equilibrium BTS. At the base of an artificially compacted snow cover, temperatures were influenced by atmospheric variations throughout the whole winter. Use of the new loggers is suggested as suitable for mapping and monitoring the distribution and long-term development of mountain permafrost. Process understanding in the active layer of coarse debris material, on the other hand, needs further investigation. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd. La mesure des temperatures sous la couverture de neige en hiver (BTS) constitue une methode bien etablie pour cartographier la distribution du pergelisol dans les regions de montagne. Des mesures continues de BTS avec des enregistreurs de donnees miniaturises (MTD) ont ete realisees avec une nouvelle boite d'enregistrement. Ce nouvel instrument a ete specialement construit pour travailler dans des conditions de terrain severes. Il a ete teste en deux endroits sur et autour des glaciers rocheux de Suisse. Un site teste etait dans la region de Murtel-Corvatsch (Engadine superieure) et l'autre dans la region de Furggentalti (Alpes bernoises). Les affirmations de base de la methode conventionnelle du BTS ont ete verifiees par des mesures continues. Des conditions importantes pour la realisation de mesures BTS sont l'existence d'une couverture de neige non remaniee suffisamment epaisse et le choix d'un moment adequat pour la mesure. En automne alors que la couverture de neige n'est pas encore bien developpee, une circulation de l'air est encore possible dans la couche active grossiere des glaciers rocheux et les echanges de chaleur au travers de la fine couche de neige est facilitee. A la fin de l'hiver, la percolation d'eaux de fonte perturbe l'equilibre BTS. A la base d'une couche de neige artificiellement compactee, les temperatures ont ete influencees pendant tout l'hiver par les variations atmospheriques. L'emploi de ces nouveaux enregistreurs est probablement approprie pour cartographier et suivre la distribution et l'evolution a long terme du pergelisol de montagne. Comprendre les processus actifs dans une couche active formee de materiaux grossiers necessite cependant des recherches plus poussees. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.