Esse problema foi causado por ter um arquivo TIFF de ~ 5 MB com várias centenas de páginas na área de trabalho ao lado da imagem que estava visualizando. Ao visualizar uma imagem, o Windows Photo Viewer aparentemente faz algum tipo de pré-carregamento de arquivos no mesmo diretório em segundo plano.
No caso deste arquivo TIFF multi-paginado, cada página aparentemente foi transformada em um grande arquivo temporário no diretório temporário enquanto o visualizador estava aberto, usando rapidamente todo o espaço restante no disco. A exclusão do arquivo TIFF resolveu o problema.