The depth of the thermal influence zone of the surface in the snow cover

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

The subject of the study is the snow cover, which determines the formation of the thermal regime of soils in winter. The purpose of the work is to determine the depth of the zone of thermal influence of the surface in the snow cover. That is, the determination of the zone of temperature fluctuations (daily, decadal) in the snow cover when the temperature of the atmospheric air changes. Determining the depth of this zone is important both for taking into account the formation of the properties of the snow cover itself, and for choosing a method for modeling the process of thermal interaction of the atmosphere with the ground in the presence of snow cover. In particular, the possibility of taking into account snow cover as thermal resistance in modeling thermal processes. To assess the depth of thermal influence, the well-known Goodman formula was used, obtained by solving the corresponding problem of thermal conductivity by the integral method and representing the dependence of the depth of the zone of temperature change in a solid with an abrupt change in surface temperature on time and thermal conductivity of the material (in this case, snow of a certain density). To determine the thermal conductivity, the formulas of Abels and Osokin were used to determine the thermal conductivity coefficient of snow depending on density. At the same time, it was taken into account that the density of snow cover is a variable in depth, determined by the linearized Abe formula. Alternatively, a snow cover with a density equal to the average integral density in depth is considered. Dependences are obtained to determine the duration of the attenuation period of surface temperature fluctuations at a certain depth of snow cover. An indicator of the change in the depth of vibration attenuation (the depth of thermal influence) is proposed. To assess the effect of snow reclamation, a formula is proposed that allows us to determine the degree of change in the duration of the period of complete attenuation of temperature in depth during compaction of snow cover, depending on the compaction coefficient. A dependence has been obtained linking the depth of the zone of thermal influence with the duration of the period of daily temperature fluctuations on the surface of the snow cover and its density. Comparison of the calculated data according to the obtained formulas with the data on the depth of attenuation of daily temperature fluctuations in snow cover with different snow densities, given in the literature, showed good convergence. This allows us to recommend the obtained formulas for practical use in assessing the process of formation of the thermal regime of snow cover.

Bibliografia

  1. Войтковский К.Ф. Расчет сооружений из льда и снега. М.: Изд-во АН СССР, 1954. 136 с.
  2. Шульгин А. М. Снежный покров и его использование в сельском хозяйстве. Л.: Гидрометеоиздат, 1962. 84 с.
  3. Рихтер Г. Д. Снежный покров, его формирование и свойства. М.: Изд-во АН СССР, 1945. 120 с.
  4. Павлов А.В. Мониторинг криолитозоны. Новосибирск: ГЕО, 2008. 230 с.
  5. Дюнин А.К. В царстве снега. М.: URSS. 2021. 168 с.
  6. Кузьмин П. П. Физические свойства снежного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1957. 179 с.
  7. Гляциологический словарь/под.ред. В.М. Котлякова. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 564 с.
  8. Абельс Г.Ф. Суточный ход температуры снега и определение зависимости между теплопроводностью снега и его плотностью. Записки Академии наук. Т. 72, кн. I, прил. 12. СПб, 1893.
  9. Абельс Г.Ф. О плотности снега в Екатеринбурге. Записки Академии наук по физ.-мат. отд., т. III, № 9. СПб, 1896.
  10. Снег. Справочник / Под ред. Д.М. Грея, Д.Х. Мэйла; Пер. с англ. под ред. В.М. Котлякова. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 751 с.
  11. Павлов А.В. Теплофизика ландшафтов. Новосибирск: Наука, 1979. 286 с.
  12. Котляков В.М., Сосновский А. В. Оценка термического сопротивления снежного покрова по температуре грунта // Лёд и Снег. 2021. Т. 61. № 2. С. 195-205. doi: 10.31857/S2076673421020081
  13. Осокин Н.И., Сосновский А.В. Влияние термического сопротивления снежного покрова на устойчивость многолетнемерзлых пород//Криосфера Земли. 2016. Т. XX. № 3. С. 105–112. doi: 10.21782/KZ1560-7496-2016-3(105-112)
  14. Поздняков С.П., Гриневский С.О., Дедюлина Е.А., Кореко Е.С. Чувствительность результатов моделирования сезонного промерзания к выбору параметризации теплопроводности снежного покрова // Лед и снег. 2019. Т. 59, № 1. С. 67-80.
  15. Перльштейн Г.З. Теплообмен деятельного слоя с атмосферой: теоретические и прикладные аспекты // Криосфера Земли, 2002. Т. VI, № 1. С. 25-29.
  16. Гудмен Т.Р. Применение интегральных методов в нелинейных задачах нестационарного теплообмена // Сборник статей: Проблемы теплообмена. М.: Атомиздат, 1967. С. 41-95.
  17. Осокин Н.И., Сосновский А.В., Чернов Р.А. Коэффициент теплопроводности снега по и его изменчивость // Криосфера Земли, 2017, т. XХI, № 3. С. 60-68. doi: 10.21782/KZ1560-7496-2017-3(60-68).
  18. Олейников А.И., Скачков М.Н. Модель уплотняемых сыпучих тел и некоторые ее приложения// Моделирование систем. 2011. № 4(30). С. 48-57.
  19. Галкин А.Ф., Панков В.Ю., Васильева М.Р. Коэффициент теплопроводности снежного покрова// Строительные материалы. 2024. № 10. С. 62-67. URL: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2024-829-10-62-67
  20. Галкин А.Ф., Плотников Н.А. Расчет коэффициента теплопроводности снежного покрова // Арктика и Антарктика. 2023. № 3. С. 16-23. doi: 10.7256/2453-8922.2023.3.43733 EDN: VMDOVA URL: https://e-notabene.ru/arctic/article_43733.html
  21. Галкин А.Ф., Панков В.Ю., Адамов А.А. Сравнительный анализ формул для определения плотности снежного покрова // Строительные материалы. 2024. № 11. С. 61-69. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2024-829-11-61-69
  22. Галкин А.Ф., Панков В.Ю., Жиркова Е.О. Расчет термического сопротивления дорожной одежды // Строительные материалы. 2022. № 11. С. 70-75. URL: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2022-808-11-70-75
  23. Zhirkov, A., Sivtsev, M., Lytkin, V., Séjourné, A., Wen, Z. An Assessment of the Possibility of Restoration and Protection of Territories Disturbed by Thermokarst in Central Yakutia, Eastern Siberia // Land, 2023, 12(1), 197
  24. Патент РФ 2813665. Способ мелиорации земель в криолитозоне / Галкин А.Ф., Жирков А.Ф., Железняк М.Н., Сивцев М.А., Плотников Н.А.Заявл.22.04.2023. Опубл. 14.02.2024. Бюл. № 5.
  25. Патент РФ № 2813326. Способ мелиорации нарушенных термокарстом земель / Галкин А.Ф., Жирков А.Ф., Железняк М.Н., Сивцев М.А., Плотников Н.А. Заявл.22.04.2023. Опубл. 12.02.2024. Бюл. № 5.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).