Ice and Snow (E-Journal) / Лёд и Снег
Not a member yet
681 research outputs found
Sort by
Пространственное распределение термического сопротивления снежного покрова на территории России и его влияние на промерзание и протаивание грунтов
Get PDFThe effect of the snow cover thermal resistance on dynamics of the ground (soil) freezing and thawing is analyzed with the use of numerical modeling. Model calculations show that when heights and densities of snow covers are different, but their thermal resistances are the same, dynamics of the soil freezing and its temperature regimes are similar. Distribution of the snow cover thermal resistance on the Russia’s territory had been mapped, and areas of equal values of the snow heat insulation were isolated. Using data of meteorological station Коynas (the Arkhangelsk oblast) as an example we demonstrate that influence of increased sum of the air negative temperatures on the soil temperature can be compensated by a decrease in thermal resistance of a snow cover.Влияние термического сопротивления снежного покрова на динамику промерзания и протаивания грунтов рассмотрено на основе математического моделирования. Модельные расчёты показали, что при разной толщине и плотности снежного покрова, но равных значениях его термического сопротивления динамика промерзания и температурный режим оказываются близкими. Построена карта распределения термического сопротивления снежного покрова на территории России и выделены районы равных значений его теплозащитной способности. На примере метеостанции Койнас, находящейся на востоке Архангельской области, показано, что влияние роста суммы отрицательной температуры воздуха на температуру грунта может компенсироваться снижением термического сопротивления снежного покрова
Метаморфизм и термические свойства свежевыпавшего снега (по исследованиям в Подмосковье)
Get PDFAs a result of laboratory tests were obtained values of the coefficient thermal conductivity (Keff) of new snow for different types of the solid precipitation: plates, needles, stellars, graupels. Snow samples were collected during a snowfall and placed in the freezer. For all types of sediment thermal conductivity of snow is equal to 0.03–0.04 W/m·°C. Transformation of new snow occurs within 10 days at average temperature −10 °C and the gradient temperature of 50–60 °C/m. Under these conditions, the metamorphism leads to an increase the density of snow, size of grains and rounded snow particles. At the beginning of the experiment, the thermal conductivity of snow is linearly increased in proportion to the density of the snow. However, after 3–5 days Keff stabilized at about 0.08–0.09 W/m·°C, although the density of the snow and size of grains continued to increase. This effect occurs with the appearance of faceted crystals and loosening of snow. In the future, while maintaining a negative temperature coefficient of thermal conductivity remained unchanged. Thus, the temperature gradient metamorphism affect to the thermal conductivity snow, which plays an important role in maintaining the thermal insulation properties of snow cover. The article describes the formula to calculate the thermal conductivity of the snow conditions in the temperature gradient metamorphism. Such conditions are characteristic of the vast expanses of the north and northeast of the European part of Russia. On the basis of long-term observations in Moscow shows the average minimum and maximum values for the density of the snow woods and fields on the basis of which can be calculated for the thermal properties of the snow.Рассмотрены процессы метаморфизма свежевыпавшего снега (оседание и перекристаллизация) при отрицательных температурах и наличии градиента температуры в снегу. Исследованы образцы свежевыпавшего снега, отобранные при выпадении основных типов твёрдых осадков, характерных для Подмосковья: звёздочек, игл, пластинок и снежной крупы. Экспериментально показано влияние процессов метаморфизма снега на его теплопроводность. Установлено, что при оседании и перекристаллизации свежевыпавшего снега его теплопроводность возрастает нелинейно: увеличивается в первые дни после снегопада и стабилизируется на уровне 0,09 Вт/м·°С через 3–5 дней при появлении признаков конструктивного метаморфизма. Таким образом, метаморфизм снега влияет на его термические свойства и это можно оценить количественно
Оценка устойчивости состояния мерзлоты на шельфе Восточной Арктики при экстремальном сценарии потепления в XXI в.
Get PDFA state of permafrost in the Arctic is the key to understanding whether methane, stored in the permafrost related gas hydrate, can release into the atmosphere. The global warming can lead to destabilization of the submarine permafrost and, thus, cause the methane releasing into the water. The near-bottom water temperature plays a significant role in the current state of the submarine permafrost, because it specifies a depth of thawing of the permafrost. We have numerically simulated evolution of the submarine permafrost on the East Siberia Arctic shelf for the last glacial cycle. In order to estimate a possible state and stability of the submarine permafrost we did carry out a numerical run based on the ICMMG SB RAS the coupled ocean-ice and submarine permafrost model. For the atmosphere forcing, the GFDL CM3 coupled climate model output, simulated under the scenario RCP8.5, was used. The scenario RCP8.5 was used since it predicted the strongest warming by the end of the 21-st century. The GFDL СM3 model, predicting the most pronounced Arctic warming, was also used in order to put the tentative upper boundary on the submarine permafrost degradation in this century.The results obtained show that the offshore permafrost exists across the vast East Siberia shelf. This permafrost occurs continuously but its thickness changes. Thickness of the permafrost within the most part of the East Siberia shelf is estimated 470–590 m when the value of 60 W/m2 was used for the geothermal flux. Our results reveal a certain rising of the bottom layer temperature on the shelf and subsequent penetration of a heat flux into the sediments. However, our results show that even the extreme warming is not sufficient to destabilize the submarine permafrost on the shelf of both, the Laptev Sea and the East Siberian Sea. By the end of the 21st century, upper boundary of the permafrost deepens by value from 1 to 11 m only due to the thermal effects, and by 5–10 m in addition if we take into account the salinity of sediments. However, the depth of the permafrost upper boundary is still smaller than that of the hydrate stability zone. The thickness of the methane hydrate stability zone on the shelf is estimated 770–870 m. Moreover, upper boundary of this zone occurs at a depth of 120–220 m below the sea bottom, which makes the gas hydrates be isolated from the seabed surface by the permafrost layer. The submarine permafrost functions as an impermeable lid and prevents the methane from destroyed gas hydrates.Приведены результаты расчётов динамики субаквальной мерзлоты на шельфе морей Восточной Арктики до 2100 г. с учётом атмосферного воздействия, соответствующего наиболее экстремальному сценарию потепления RCP8.5. Получены пространственные изменения в состоянии подводной мерзлоты и выделены области шельфа, наиболее чувствительные к возможным климатическим изменениям. Понижение границы мёрзлых пород при заданном сценарном потеплении до конца XXI в. в зависимости от области шельфа может составить 1–11 м только в результате теплового воздействия и дополнительно 5–10 м за счёт учёта засоления порового пространства донных отложений. Расчётная мощность зоны стабильности газогидратов метана на шельфе составила около 770–870 м. При этом её верхняя граница находится на глубине 120–220 м ниже дна, что делает газогидратный слой изолированным от поверхности морского дна слоем мёрзлого грунта
Роль льда в «Белых олимпиадах»
Get PDFOrganization of any winter Olympic game, often called as «White Olympics», requires interfacing between sports, technology and glaciology. History of the Olympic winter games and the Norwegian figure skater Sonia Henie, first and the only three-time Olympic champion (1928, 1932, 1936) in ladies figure skating, is presented in the article. Leaving the amateurish sport, Henie became a Hollywood star of the ballet on ice. She was introduced to the inventor Frank Zamboni, who created the ice re-surfacer (the ice-cleaning combine) to restore the ice on skating rinks. Using the combine by Henie during her tours in the United States served to advertise this machine, and the name Zamboni had become a trademark for machines «Zamboni».Всё, что связано с зимними Олимпиадами, находится на стыке областей спорта, технологий и гляциологии. В статье рассказана история Зимних Олимпийских игр и норвежской фигуристки Сони Хени – первой и единственной трёхкратной олимпийской чемпионки (1928, 1932, 1936 г.) в женском одиночном катании. Оставив любительский спорт, Хени стала звездой голливудского балета на льду. Её познакомили с изобретателем Фрэнком Замбони, создавшим ресурфейсер (ледовый комбайн) для восстановления льда на катках. Использование Хени комбайна при её гастрольных поездках по США послужило рекламой изобретению. Фамилия Замбони стала торговой маркой машин «Zamboni»
Озёра у ледника Малый Азау на Эльбрусе: динамика и прорывы
Get PDFThe lake dynamics and the current state of them were analyzed on the basis of interpretation of aerial and satellite images of different years together with results of field surveys. Areas of six lakes existing in different years near the Maliy Azau Glacier had been determined. On August 22, 2011, the maximum area of one of the lakes was equal to 25.5 thousand m2. The first outburst was caused by the landslide deformations of the moraine massif forming a part of the lake basin, while the second one was a result of degradation of the lake ice dam and the water overflow on top of it. The present‑day lake dams (terminal‑moraine ramparts and medial moraine ridges) are the result of the Maliy Azau Glacier advance in 1990s. The revealed feature of the lake dynamics on the mountain Elbrus was a drop of the water level and corresponding decrease of the lake areas in winter that was related to existence of the groundwater runoff into fractured volcanic rocks. At present, moraine dams of lakes and areas of the surface water runoff from the lakes are in stable condition due to which there is no threat of a lake outburst. However, the potential threat of outburst still remains because of high seismicity and possible volcanic activity in this region.На основе дешифрирования аэрофотоснимков и космических снимков приводятся данные о количестве и динамике озёр у ледника Малый Азау за 1957–2015 гг. Наибольшая площадь озера (25,5 тыс. м2) зафиксирована на космоснимке 22.08.2011 г. незадолго до прорыва. Прорывы озёр происходили в 1978 и 2011 гг. и имели разные причины. Первый прорыв связан с оползневыми деформациями моренного массива, слагающего часть озёрной котловины, второй – с деградацией ледяной плотины озера и переливом воды поверх неё. Установлен также факт значительного падения уровня воды в озёрах в зимний период
Физическое моделирование режимов движения ледников
Get PDFModes of «dry friction» at glacier-bedrock interface (ice sliding and flow) were simulated under uniform compression with different combinations of mechanical and thermodynamic factors. Effect of ice structure in the intermediate layer was considered in terms of strength of ice adhesion to complex-shaped substrate for typical cases: at frictional contact of ice frozen to the walls of the cylindrical matrix; when ice was pressing-through a confusor (with contraction ratio = 30); extruding the ice in a plastic state through a pipe. For these tests, а collapsible matrix was used. It consists of three sections: the feed cylinder, the convergent channel (confuser) and the forming pipe. Changes of ice during severe plastic deformation were monitored by acoustic emission in the range from 10 Hz to 25 kHz. Relationship between the size of moving structural elements, their natural resonant frequency, density and acoustic capacitance was applied. A theoretical model was verified. Correlation of amplitude-frequency spectra of acoustic emission at the frictional contact with the acoustic spectrum of natural oscillations of the glaciers from distant sources was confirmed. The results can be applied to remote sensing studies of ice movement modes at the glacier bedrock.Воспроизведены основные режимы движения ледников по сухому ложу – скольжение и течение, включая образование промежуточного слоя. Выявлен эффект формирования спиралевидной структуры льда в условиях высокого гидростатического давления. Теоретическая модель отражает суть физических процессов интенсивной пластической деформации в пресноводном льду, к которой относится и рекристаллизация. Определены структура, физико-механические, прочностные и акустические характеристики льда в промежуточном слое, рассмотрено также их влияние на режим скольжения. Разработанный акустико-механический метод может быть применён для дистанционного изучения режимов движения ледников по ложу
Влияние климатических изменений на глубину промерзания почв в бассейне р. Волга
Get PDFIt is established that the climate warming leads to decrease in depth of soil freezing in the whole area basin of the River Volga. This effect is observed since 1978. Depths of soil freezing averaged over the whole basin decreased relative to values measured during the period of stable climate conditions by 34 cm, i.e. from 92 up to 58 cm, or by 37%. In the Northern part of the basin, the depths have decreased by 49%, in the Western, Eastern, and Southern areas – 39, 24 and 38%, respectively. The spatial variability of the depths is estimated by the example of the river Vyatka, the large tributary of the Volga with area of 124 000 km2 and the site «Log Usadjevsky» with area of 2.0 km2 (a part of experimental polygon of the Valdai waterbalance station). It is shown that the coefficient of variation of the freezing depth decreases when the depth increases. When the depth becomes smaller 60 cm plots of thawed soil appear that significantly increases the infiltration ability of the basin. The technique of estimating the soil freezing depth under change of climate characteristics is proposed.Рассмотрена временная изменчивость глубин промерзания почвы, обусловленная вариабельностью климатических характеристик в бассейне р. Волга. Показано, что изменение глубин промерзания наблюдается во всём бассейне реки, но имеются опредёленные отличия в каждой из её географических зон. Оценены пространственная изменчивость глубин промерзания на примере бассейна р. Вятка и водосборов малых рек, а также возможность прогноза промерзания почв при климатических изменениях
Послеледниковые изменения относительного уровня моря на полуострове Файлдс, остров Кинг Джордж (Западная Антарктика)
Get PDFAnalysis and integration of data obtained in our field and laboratory investigations of 2008–2012 together with results of previous paleogeographic studies were conducted to reveal parameters and factors of the post-glacial changes in the relative sea-level on the Fildes Peninsula and the King George Island. Results of dating of organic material taken from cross-sections of Quaternary deposits, data on morphology of marine landforms as well as on bottom sediments in lakes were used to construct a curve of changes in the relative sea-level.Our research has shown that the rapid rise of relative sea level in the area (since the beginning of the Holocene) decelerated about 8000 years BP, achieving its maximum about 7000 years BP. This was followed by the fall of relative sea-level (the land elevation) by 18–20 m in total, and it was characterized by relatively high rate of fall during periods of 6000– 5000 years BP, 4000–2500 years BP, and during the last 1500 years; the rate decreased in 5000–4000 years BP and 2500– 1600 years BP. The changes in relative sea level in this region were determined by the following factors: the eustatic component of the global changes in sea-level and, possibly, oscillations in the global sea level of another nature; local parameters of the Last glacial maximum; a course of the Peninsula deglaciation; regional physical characteristics of the Earth's crust and the mantle substances; local tectonic processes, including the isostatic rebound. Since the beginning of the Holocene up to about 7000 years BP, the main contribution to changes of the relative sea-level in this area was made by the global eustatic factor. The subsequent fall of the relative sea-level (elevation of the Peninsula surface) proceeded under condition of reduced role of the eustatic factor and predominance of other factors.Послеледниковые изменения относительного уровня моря на п-ове Файлдс (о. Кинг Джордж) установлены на основе анализа и интеграции результатов собственных и предшествующих палеогеографических исследований. Быстрый подъём относительного уровня моря (с начала голоцена) замедлился около 8000 лет назад (л.н.) с достижением около 7000 л.н. своего максимума. Скорости последовавшего затем падения уровня моря (поднятия суши) на 18–20 м уменьшались в периоды около 5000–4000 и 2500–1600 л.н. Выявленные изменения зависели преимущественно от эвстатического фактора примерно до 7000 л.н.; дальнейшие изменения в большей степени были обусловлены региональными параметрами оледенения последнего ледникового максимума, ходом дегляциации, региональными особенностями земной коры и мантийного вещества, локальными тектоническими процессами (включая гляциоизостазию)
Припайный лёд в прибрежной части пролива Шокальского
Get PDFField investigations of coastal fast ice near the research station Ice Base on the «Cape Baranova», carried out in 2013–2014, made possible to reveal a number of characteristics of the sea ice cover formation. It has been shown that during winter and early spring the sea ice thickness, being formed due to intensive snow drift and caused by that flooding of the ice cover just near the coast of the Bolshevik Island, substantially grows at its upper boundary, that is typical for the Antarctic seas. At the same time, similar process of the ice growth at a relatively short distance from the coast shows all features characteristic for the ice cover in the Arctic seas, and that is well reproduced by the conceptual numerical sea ice model. Thus, the region of the Ice Base «Cape Baranova» represents a natural laboratory for studying the processes of the sea ice formation in both, the Arctic and Antarctic seas under condition of the same atmospheric forcing. Transformation of the fast ice structure during the summer time is described. Results of the investigations has demonstrated that despite the radical changes in the structure thicknesses of the fast ice remained almost unchanged due to the ice growth on the bottom boundary of the ice cover until a destruction of it in August.Приведены результаты исследований припайных льдов пролива Шокальского в районе научно‑исследовательского стационара «Ледовая база «Мыс Баранова». Установлена роль снежного покрова в процессах формирования ледяного покрова в зимний период, характерных как для арктических, так и антарктических морей. Описана трансформация структуры льда в летний период. Показано, что, несмотря на радикальное изменение структуры, толщина припайных льдов практически не изменяется вплоть до взлома припая в августе в результате нарастания льда на нижней границе ледяного покрова
Колебания ледников Ключевской группы вулканов во второй половине XX – начале XXI вв.
Get PDFChanges in sizes of the Klyuchevskaya volcanic group's glaciers had been estimated for the period from 1949–1950 to 2010–2015 using results of analysis of current satellite imagery, data of field observations and historic records. Changes in front positions for some glaciers were analyzed for different periods of time. According to results of comparison between our data and similar ones from the Glacier Inventory the glacier areas decreased by 0.7%. Calculations made with corrected data demonstrated the total increase of the glaciation area by 4.3%. Glaciation of the Klyuchevskoy volcano is characterized by dynamic instability and significant changeability. The Erman glacier, the largest one in this region, did constantly advance since 1945. In 1949‑2015, its area at the front increased by 4.96±0.39 km2, while the front advanced along the valley of the Sukhaya River by approximately 3675±15 m and by 3480±20 m along the valley of the Krutenkaya River. A number of «wandering glaciers» located on the North‑Eastern and Eastern slopes of the volcano, on the contrary, significantly reduced their areas. At the same time, formation of new flows of ice is noticed within the «ice belt». Under the influence of active volcanic processes, the configuration of glacier boundaries on the slopes of Klyuchevskoy volcano does actively change in not only the tongue areas but also in the accumulation areas. Changes in dynamics of the glaciation areas of the Klyuchevskaya group of volcanoes don’t correspond to the present‑day climate changes. The interaction of modern volcanism and glaciation in the area as a whole is conducive to the preservation and development of glaciers, despite the deterioration of climatic conditions of their existence.По результатам анализа современных космических снимков, материалам полевых работ и историческим данным оценено изменение размеров ледников Ключевской группы вулканов с 1949–1950 по 2010–2015 гг. Прослежено изменение фронтов ряда ледников за разные периоды времени. Площадь ледников по сравнению с данными Каталога сократилась на 0,7%, но после коррекции данных выяснилось, что площадь оледенения выросла на 4,3%