Monitoring of the physical and mechanical state of sea ice and short-term prediction of extreme ice phenomena
The article presents the results of studies that complement each other. New methods of instrumental studies of the physical and mechanical characteristics of ice and ice cover are considered.There is briefly described the complex system to developed in the AARI (Arctic and Antarctic research Institu...
Published in: | Arctic and Antarctic Research |
---|---|
Main Authors: | , , , , , , , , , |
Other Authors: | , |
Format: | Article in Journal/Newspaper |
Language: | Russian |
Published: |
Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт
2020
|
Subjects: | |
Online Access: | https://www.aaresearch.science/jour/article/view/255 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-2-162-179 |
id |
ftjaaresearch:oai:oai.aari.elpub.ru:article/255 |
---|---|
record_format |
openpolar |
institution |
Open Polar |
collection |
Arctic and Antarctic Research (E-Journal) |
op_collection_id |
ftjaaresearch |
language |
Russian |
topic |
borehole jack;forecast;glaciers;ice cover;monitoring;ridge;seismometer;shifts;strength;wave processes волновые процессы;зонд-индентор;ледники;ледяной покров;мониторинг;подвижки;прогноз;прочность;сейсмометр;торошение |
spellingShingle |
borehole jack;forecast;glaciers;ice cover;monitoring;ridge;seismometer;shifts;strength;wave processes волновые процессы;зонд-индентор;ледники;ледяной покров;мониторинг;подвижки;прогноз;прочность;сейсмометр;торошение V. Smirnov N. S. Kovalev M. A. Shushlebin I. N. Kolabutin V. M. Znamenskiy S. В. Смирнов Н. С. Ковалев М. А. Шушлебин И. Н. Колабутин В. М. Знаменский С. Monitoring of the physical and mechanical state of sea ice and short-term prediction of extreme ice phenomena |
topic_facet |
borehole jack;forecast;glaciers;ice cover;monitoring;ridge;seismometer;shifts;strength;wave processes волновые процессы;зонд-индентор;ледники;ледяной покров;мониторинг;подвижки;прогноз;прочность;сейсмометр;торошение |
description |
The article presents the results of studies that complement each other. New methods of instrumental studies of the physical and mechanical characteristics of ice and ice cover are considered.There is briefly described the complex system to developed in the AARI (Arctic and Antarctic research Institute) to determine the strength characteristics of ice formations in natural conditions. The results of determining the ice strength in wells (local strength) at the research station of AARI “Ice Base Cape of Baranov” are presented. The coefficient of comparison of local strength and strength of samples under uniaxial compression is obtained. This allows to determine the ice strength without sampling and testing of samples. On a large experimental material, linear and quadratic approximations for local ice strength were obtained. The influence of the indenter penetration rate on the local ice strength is studied.There is considered the application of the contact remote method for monitoring the dynamic state of the ice cover in order to obtain new data for creating a method of predicting the phenomena of compression and destruction of sea ice in real time.To study the large-scale mechanics of ice during dynamic processes in the air — ice — water system, a modular-block system for ice cover monitoring was developed. The layout of the system was tested in Arctic expeditions.The developed complex system for determining the strength characteristics of ice formations in natural conditions and the modular-block system for monitoring the state of the ice cover complement each other, suggest their further development and improvement, provide wide opportunities for ice research. В статье дается обзор двух дополняющих друг друга направлений исследований морского льда, которые осуществляются Арктическим и антарктическим научно-исследовательским институтом (ААНИИ). Рассмотрены новые методы инструментального исследования физико-механических характеристик ледяного покрова. Приведены результаты определения локальной прочности льда на научно-исследовательском стационаре ААНИИ «Ледовая база Мыс Баранова». Рассмотрено применение контактного дистанционного метода мониторинга динамического состояния ледяного покрова с целью получения новых данных для создания метода прогнозирования явлений сжатия и разрушения морских льдов в режиме реального времени. |
author2 |
Data processing was carried out a part of the AARI planned scientific topic under the project section 5.1.5 SRTW of Roshydromet “Research of large-scale dynamics, physical processes, mechanics of deformation and destruction of sea ice in order to improve methods for short-term forecasting of compression and ridging”. Обработка данных выполнена в рамках плановой научной тематики ААНИИ по разделу проекта 5.1.5 НИТР Росгидромета «Исследование крупномасштабной динамики, физических процессов, механики деформирования и разрушения морских льдов с целью совершенствования методов краткосрочного прогнозирования сжатия и торошения». |
format |
Article in Journal/Newspaper |
author |
V. Smirnov N. S. Kovalev M. A. Shushlebin I. N. Kolabutin V. M. Znamenskiy S. В. Смирнов Н. С. Ковалев М. А. Шушлебин И. Н. Колабутин В. М. Знаменский С. |
author_facet |
V. Smirnov N. S. Kovalev M. A. Shushlebin I. N. Kolabutin V. M. Znamenskiy S. В. Смирнов Н. С. Ковалев М. А. Шушлебин И. Н. Колабутин В. М. Знаменский С. |
author_sort |
V. Smirnov N. |
title |
Monitoring of the physical and mechanical state of sea ice and short-term prediction of extreme ice phenomena |
title_short |
Monitoring of the physical and mechanical state of sea ice and short-term prediction of extreme ice phenomena |
title_full |
Monitoring of the physical and mechanical state of sea ice and short-term prediction of extreme ice phenomena |
title_fullStr |
Monitoring of the physical and mechanical state of sea ice and short-term prediction of extreme ice phenomena |
title_full_unstemmed |
Monitoring of the physical and mechanical state of sea ice and short-term prediction of extreme ice phenomena |
title_sort |
monitoring of the physical and mechanical state of sea ice and short-term prediction of extreme ice phenomena |
publisher |
Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт |
publishDate |
2020 |
url |
https://www.aaresearch.science/jour/article/view/255 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-2-162-179 |
geographic |
Antarctic Arctic |
geographic_facet |
Antarctic Arctic |
genre |
Antarc* Antarctic Arctic Arctic and Antarctic Research Institute Arctic Sea ice ААНИИ |
genre_facet |
Antarc* Antarctic Arctic Arctic and Antarctic Research Institute Arctic Sea ice ААНИИ |
op_source |
Arctic and Antarctic Research; Том 66, № 2 (2020); 162-179 Проблемы Арктики и Антарктики; Том 66, № 2 (2020); 162-179 2618-6713 0555-2648 10.30758/0555-2648-2020-66-2 |
op_relation |
https://www.aaresearch.science/jour/article/view/255/162 Malmgren F. On the properties of sea-ice. Bergen: a/s J. Griegs boktrykkeri, 1927. 67 p. Robin G.Q. Wave propagation through fields of pack ice // Phil. Trans. Rou. Soc. London. A. 1963. V. 225 (1057). P. 313–223. Smirnov V.N., Nikitin V.A., Shushlebin A.I., Sheikin I.B. Results of studies of the effect of wind-induced waves and swell on the ice cover of the Barents Sea // Natural Conditions of the Kara and Barents Seas. Proceedings of the Russian-Norwegian Workshop-95, Norsk Polarinstitutt. Oslo, 1997. P. 325–327. Мячкин В.И. Процессы подготовки землетрясений. М.: Наука, 1978. 232 с. Садовский М.А., Писаренко В.Ф. Сейсмический процесс в блоковой среде. М.: Наука, 1991. 95 с. Смирнов В.Н., Ковалев С.М., Бородкин В.А., Нюбом А.А., Шушлебин А.И. Инструментальный мониторинг и краткосрочный прогноз явлений сжатия и торошения. СПб.: ААНИИ, 2017. 174 с. Смирнов В.Н. Динамические процессы в морских льдах. СПб.: Гидрометеоиздат, 1996. 162 с. Свод правил 11-114-2004. Инженерные изыскания на континентальном шельфе для строительства морских нефтегазопромысловых сооружений. М.: Госстрой России, 2004. 88 с. Petroleum and natural gas industries — Arctic offshore structures. ISO/FDIS 19906:2010(E). 2010. 435 р. Masterson D.M. Interpretation of in situ borehole ice strength measurement tests // Proc. of IAHR Ice Symposium, Banff, Alberta. 1992. V. 3. Р. 802–815. Masterson D.M. Interpretation of in situ borehole ice strength measurement tests // Can. J. Civ. Eng. 1996. V. 23 (1). Р. 165–179. Masterson D.M., Graham W.P., Jones S.J., Childs G.R. A comparison of uniaxial and borehole jack tests at Fort Providence ice crossing // Can. Geotech. J. 1997. V. 34. P. 471–475. Kovalev S.M., Korostelev V.G., Nikitin V.A., Smirnov V.N., Shushlebin A.I. Application of a borehole jack for determination the local strength of fresh and sea ice // Proc. of the 17th Int. Symp. on Ice. St. Petersburg: IAHR, 2004. Р. 147–153. Sinha N.K. The Borehole Jack — Is it a useful tool? // Proc. 5th International Offshore Mechanics and Arctic Engineering Symposium (OMAE), Tokyo, Japan. 1986. Р. 328–335. Sinha N.K., Shkhinek K.N., Smirnov V.N. On borehole indentor (BHI) measurements and analysis // Cold Reg. Sci. Technol. 2012. V. 76–77. P. 109–120. Свод правил 38.13330.2018. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). СНиП 2.06.04-82*. М.: Минстрой России, 2018. 122 с. Kovalev S.M., Smirnov V.N., Borodkin V.A., Kolabutin N.V. Research of the physical-mechanical properties of sea ice at the scientific research station “Ice Base the Cape of Baranov” // Тр. V Всероссийской конференции с международным участием «Полярная механика», 9–11 окт. 2018, г. Новосибирск. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/193/1/012030/pdf (дата обращения 01.06.2020) Johnston M.E. Strength-Temperature Relationships for First-year, Second-year and Multi-year Sea Ice // Proc. of the 29th (2019) Int. Ocean and Polar Eng. Conf. Honolulu, Hawaii, USA, June 16–21, 2019. P. 707–714. Sinha N. Borehole-indentor // J. OMAE. 1987. V. 109. P. 391–397. Смирнов В.Н., Ковалев С.М., Нюбом А.А. Автоколебания в дрейфующем ледяном покрове Северного Ледовитого океана // Океанологические исследования. 2019. Т. 47. № 3. С. 122–138. Смирнов В.Н., Шушлебин А.И., Ковалев С.М., Шейкин И.Б. Методическое пособие по изучению физико-механических характеристик ледяных образований как исходных данных для расчета ледовых нагрузок на берега, дно и морские сооружения. СПб: ААНИИ, 2011. 178 с. Смирнов В.Н., Знаменский М.С., Ковалев С.М., Шушлебин А.И. Универсальная модульноблочная система мониторинга состояния ледяного покрова. Патент на изобретение № 2683806 от 02.04.2019. Ковалев С.М., Смирнов В.Н., Шушлебин А.И., Павлов В.А., Корнишин К.А., Ефимов Я.О. Крупномасштабные испытания прочности дрейфующих и припайных льдов арктического шельфа // Тр. 12-й межд. конф. и выставки по освоению ресурсов нефти и газа Российской Арктики и континентального шельфа стран СНГ (RAO/CISOffshore 2015). 15–18 сентября 2015 г, Санкт-Петербург. СПб.: Химиздат, 2015. С. 246–250. Смирнов В.Н., Знаменский М.С., Шушлебин А.И., Ковалев С.М. Способ мониторинга состояния дрейфующего ледяного поля или припая и прогноза его разлома при сжатии льдов и воздействия волн зыби. Патент на изобретение № 2621276. 02.06.2017. https://www.aaresearch.science/jour/article/view/255 doi:10.30758/0555-2648-2020-66-2-162-179 |
op_rights |
Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access). Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access). |
op_rightsnorm |
CC-BY |
op_doi |
https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-2-162-179 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-2 |
container_title |
Arctic and Antarctic Research |
container_volume |
66 |
container_issue |
2 |
container_start_page |
162 |
op_container_end_page |
179 |
_version_ |
1766259943489404928 |
spelling |
ftjaaresearch:oai:oai.aari.elpub.ru:article/255 2023-05-15T13:54:15+02:00 Monitoring of the physical and mechanical state of sea ice and short-term prediction of extreme ice phenomena Мониторинг физико-механического состояния морского льда и краткосрочное прогнозирование экстремальных ледовых явлений V. Smirnov N. S. Kovalev M. A. Shushlebin I. N. Kolabutin V. M. Znamenskiy S. В. Смирнов Н. С. Ковалев М. А. Шушлебин И. Н. Колабутин В. М. Знаменский С. Data processing was carried out a part of the AARI planned scientific topic under the project section 5.1.5 SRTW of Roshydromet “Research of large-scale dynamics, physical processes, mechanics of deformation and destruction of sea ice in order to improve methods for short-term forecasting of compression and ridging”. Обработка данных выполнена в рамках плановой научной тематики ААНИИ по разделу проекта 5.1.5 НИТР Росгидромета «Исследование крупномасштабной динамики, физических процессов, механики деформирования и разрушения морских льдов с целью совершенствования методов краткосрочного прогнозирования сжатия и торошения». 2020-07-10 application/pdf https://www.aaresearch.science/jour/article/view/255 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-2-162-179 rus rus Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт https://www.aaresearch.science/jour/article/view/255/162 Malmgren F. On the properties of sea-ice. Bergen: a/s J. Griegs boktrykkeri, 1927. 67 p. Robin G.Q. Wave propagation through fields of pack ice // Phil. Trans. Rou. Soc. London. A. 1963. V. 225 (1057). P. 313–223. Smirnov V.N., Nikitin V.A., Shushlebin A.I., Sheikin I.B. Results of studies of the effect of wind-induced waves and swell on the ice cover of the Barents Sea // Natural Conditions of the Kara and Barents Seas. Proceedings of the Russian-Norwegian Workshop-95, Norsk Polarinstitutt. Oslo, 1997. P. 325–327. Мячкин В.И. Процессы подготовки землетрясений. М.: Наука, 1978. 232 с. Садовский М.А., Писаренко В.Ф. Сейсмический процесс в блоковой среде. М.: Наука, 1991. 95 с. Смирнов В.Н., Ковалев С.М., Бородкин В.А., Нюбом А.А., Шушлебин А.И. Инструментальный мониторинг и краткосрочный прогноз явлений сжатия и торошения. СПб.: ААНИИ, 2017. 174 с. Смирнов В.Н. Динамические процессы в морских льдах. СПб.: Гидрометеоиздат, 1996. 162 с. Свод правил 11-114-2004. Инженерные изыскания на континентальном шельфе для строительства морских нефтегазопромысловых сооружений. М.: Госстрой России, 2004. 88 с. Petroleum and natural gas industries — Arctic offshore structures. ISO/FDIS 19906:2010(E). 2010. 435 р. Masterson D.M. Interpretation of in situ borehole ice strength measurement tests // Proc. of IAHR Ice Symposium, Banff, Alberta. 1992. V. 3. Р. 802–815. Masterson D.M. Interpretation of in situ borehole ice strength measurement tests // Can. J. Civ. Eng. 1996. V. 23 (1). Р. 165–179. Masterson D.M., Graham W.P., Jones S.J., Childs G.R. A comparison of uniaxial and borehole jack tests at Fort Providence ice crossing // Can. Geotech. J. 1997. V. 34. P. 471–475. Kovalev S.M., Korostelev V.G., Nikitin V.A., Smirnov V.N., Shushlebin A.I. Application of a borehole jack for determination the local strength of fresh and sea ice // Proc. of the 17th Int. Symp. on Ice. St. Petersburg: IAHR, 2004. Р. 147–153. Sinha N.K. The Borehole Jack — Is it a useful tool? // Proc. 5th International Offshore Mechanics and Arctic Engineering Symposium (OMAE), Tokyo, Japan. 1986. Р. 328–335. Sinha N.K., Shkhinek K.N., Smirnov V.N. On borehole indentor (BHI) measurements and analysis // Cold Reg. Sci. Technol. 2012. V. 76–77. P. 109–120. Свод правил 38.13330.2018. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). СНиП 2.06.04-82*. М.: Минстрой России, 2018. 122 с. Kovalev S.M., Smirnov V.N., Borodkin V.A., Kolabutin N.V. Research of the physical-mechanical properties of sea ice at the scientific research station “Ice Base the Cape of Baranov” // Тр. V Всероссийской конференции с международным участием «Полярная механика», 9–11 окт. 2018, г. Новосибирск. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/193/1/012030/pdf (дата обращения 01.06.2020) Johnston M.E. Strength-Temperature Relationships for First-year, Second-year and Multi-year Sea Ice // Proc. of the 29th (2019) Int. Ocean and Polar Eng. Conf. Honolulu, Hawaii, USA, June 16–21, 2019. P. 707–714. Sinha N. Borehole-indentor // J. OMAE. 1987. V. 109. P. 391–397. Смирнов В.Н., Ковалев С.М., Нюбом А.А. Автоколебания в дрейфующем ледяном покрове Северного Ледовитого океана // Океанологические исследования. 2019. Т. 47. № 3. С. 122–138. Смирнов В.Н., Шушлебин А.И., Ковалев С.М., Шейкин И.Б. Методическое пособие по изучению физико-механических характеристик ледяных образований как исходных данных для расчета ледовых нагрузок на берега, дно и морские сооружения. СПб: ААНИИ, 2011. 178 с. Смирнов В.Н., Знаменский М.С., Ковалев С.М., Шушлебин А.И. Универсальная модульноблочная система мониторинга состояния ледяного покрова. Патент на изобретение № 2683806 от 02.04.2019. Ковалев С.М., Смирнов В.Н., Шушлебин А.И., Павлов В.А., Корнишин К.А., Ефимов Я.О. Крупномасштабные испытания прочности дрейфующих и припайных льдов арктического шельфа // Тр. 12-й межд. конф. и выставки по освоению ресурсов нефти и газа Российской Арктики и континентального шельфа стран СНГ (RAO/CISOffshore 2015). 15–18 сентября 2015 г, Санкт-Петербург. СПб.: Химиздат, 2015. С. 246–250. Смирнов В.Н., Знаменский М.С., Шушлебин А.И., Ковалев С.М. Способ мониторинга состояния дрейфующего ледяного поля или припая и прогноза его разлома при сжатии льдов и воздействия волн зыби. Патент на изобретение № 2621276. 02.06.2017. https://www.aaresearch.science/jour/article/view/255 doi:10.30758/0555-2648-2020-66-2-162-179 Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access). Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access). CC-BY Arctic and Antarctic Research; Том 66, № 2 (2020); 162-179 Проблемы Арктики и Антарктики; Том 66, № 2 (2020); 162-179 2618-6713 0555-2648 10.30758/0555-2648-2020-66-2 borehole jack;forecast;glaciers;ice cover;monitoring;ridge;seismometer;shifts;strength;wave processes волновые процессы;зонд-индентор;ледники;ледяной покров;мониторинг;подвижки;прогноз;прочность;сейсмометр;торошение info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion 2020 ftjaaresearch https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-2-162-179 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-2 2020-11-25T13:15:16Z The article presents the results of studies that complement each other. New methods of instrumental studies of the physical and mechanical characteristics of ice and ice cover are considered.There is briefly described the complex system to developed in the AARI (Arctic and Antarctic research Institute) to determine the strength characteristics of ice formations in natural conditions. The results of determining the ice strength in wells (local strength) at the research station of AARI “Ice Base Cape of Baranov” are presented. The coefficient of comparison of local strength and strength of samples under uniaxial compression is obtained. This allows to determine the ice strength without sampling and testing of samples. On a large experimental material, linear and quadratic approximations for local ice strength were obtained. The influence of the indenter penetration rate on the local ice strength is studied.There is considered the application of the contact remote method for monitoring the dynamic state of the ice cover in order to obtain new data for creating a method of predicting the phenomena of compression and destruction of sea ice in real time.To study the large-scale mechanics of ice during dynamic processes in the air — ice — water system, a modular-block system for ice cover monitoring was developed. The layout of the system was tested in Arctic expeditions.The developed complex system for determining the strength characteristics of ice formations in natural conditions and the modular-block system for monitoring the state of the ice cover complement each other, suggest their further development and improvement, provide wide opportunities for ice research. В статье дается обзор двух дополняющих друг друга направлений исследований морского льда, которые осуществляются Арктическим и антарктическим научно-исследовательским институтом (ААНИИ). Рассмотрены новые методы инструментального исследования физико-механических характеристик ледяного покрова. Приведены результаты определения локальной прочности льда на научно-исследовательском стационаре ААНИИ «Ледовая база Мыс Баранова». Рассмотрено применение контактного дистанционного метода мониторинга динамического состояния ледяного покрова с целью получения новых данных для создания метода прогнозирования явлений сжатия и разрушения морских льдов в режиме реального времени. Article in Journal/Newspaper Antarc* Antarctic Arctic Arctic and Antarctic Research Institute Arctic Sea ice ААНИИ Arctic and Antarctic Research (E-Journal) Antarctic Arctic Arctic and Antarctic Research 66 2 162 179 |