Estimation of thermal conductivity of snow by its density and hardness in Svalbard
The results of experimental investigation of thermal conductivity of snow on the Svalbard archipelago in the conditions of natural occurrence are considered. The observations were carried out in the spring of 2013–2015 in the vicinity of the meteorological station «Barentsburg». The obtained data we...
Published in: | Ice and Snow |
---|---|
Main Authors: | , , , , , |
Format: | Article in Journal/Newspaper |
Language: | Russian |
Published: |
IGRAS
2018
|
Subjects: | |
Online Access: | https://ice-snow.igras.ru/jour/article/view/485 https://doi.org/10.15356/2076-6734-2018-3-343-352 |
id |
ftjias:oai:oai.ice.elpub.ru:article/485 |
---|---|
record_format |
openpolar |
institution |
Open Polar |
collection |
Ice and Snow (E-Journal) |
op_collection_id |
ftjias |
language |
Russian |
topic |
deep hoar hardness of snow international classification of snow snow density structure of snow thermal conductivity thermal resistance of snow глубинная изморозь коэффициент теплопроводности международная классификация снега плотность снега структура снега твёрдость снега термическое сопротивление снега |
spellingShingle |
deep hoar hardness of snow international classification of snow snow density structure of snow thermal conductivity thermal resistance of snow глубинная изморозь коэффициент теплопроводности международная классификация снега плотность снега структура снега твёрдость снега термическое сопротивление снега V. Kotlyakov M. A. Sosnovsky V. N. Osokin I. В. Котляков М. А. Сосновский В. Н. Осокин И. Estimation of thermal conductivity of snow by its density and hardness in Svalbard |
topic_facet |
deep hoar hardness of snow international classification of snow snow density structure of snow thermal conductivity thermal resistance of snow глубинная изморозь коэффициент теплопроводности международная классификация снега плотность снега структура снега твёрдость снега термическое сопротивление снега |
description |
The results of experimental investigation of thermal conductivity of snow on the Svalbard archipelago in the conditions of natural occurrence are considered. The observations were carried out in the spring of 2013–2015 in the vicinity of the meteorological station «Barentsburg». The obtained data were processed using the Fourier equation of thermal conductivity that allowed determination of the coefficient t of thermal conductivity of the snow with different structure and density. The thermal conductivity of snow depends on the contacts between ice crystals. The larger the contact area, the better the heat transfer from one layer to another. But the strength characteristics of snow, and especially its hardness, depend on the bonds between ice crystals, so the thermal conductivity and hardness of snow depend on the structure of snow. Note, that measurements of snow hardness are less laborious than measurements of its thermal conductivity. For layers of snow cover of different hardness the relationship between snow thermal conductivity and its density has been established. To verify the reliability of the approach to the determination of snow thermal conductivity, numerical experiments were performed on a mathematical model, which did show good convergence of the results. The obtained formulas for the coefficient of thermal conductivity of very loose, loose, medium and hard snow (according to the international classification of seasonal snow falls) are compared with the data of other studies. It was found that when the snow density is within the range 0.15–0.40 g/cm3 these formulas cover the main variety of thermal conductivity of snow. This allows estimating the coefficient of thermal conductivity and to determine the thermal resistance of snow cover in the field by measuring the density and hardness of different layers of snow. На основе измерений температурного профиля в снежной толще на Западном Шпицбергене путём решения обратной задачи уравнения теплопроводности определены значения коэффициента ... |
format |
Article in Journal/Newspaper |
author |
V. Kotlyakov M. A. Sosnovsky V. N. Osokin I. В. Котляков М. А. Сосновский В. Н. Осокин И. |
author_facet |
V. Kotlyakov M. A. Sosnovsky V. N. Osokin I. В. Котляков М. А. Сосновский В. Н. Осокин И. |
author_sort |
V. Kotlyakov M. |
title |
Estimation of thermal conductivity of snow by its density and hardness in Svalbard |
title_short |
Estimation of thermal conductivity of snow by its density and hardness in Svalbard |
title_full |
Estimation of thermal conductivity of snow by its density and hardness in Svalbard |
title_fullStr |
Estimation of thermal conductivity of snow by its density and hardness in Svalbard |
title_full_unstemmed |
Estimation of thermal conductivity of snow by its density and hardness in Svalbard |
title_sort |
estimation of thermal conductivity of snow by its density and hardness in svalbard |
publisher |
IGRAS |
publishDate |
2018 |
url |
https://ice-snow.igras.ru/jour/article/view/485 https://doi.org/10.15356/2076-6734-2018-3-343-352 |
long_lat |
ENVELOPE(14.212,14.212,78.064,78.064) |
geographic |
Barentsburg Svalbard Svalbard Archipelago |
geographic_facet |
Barentsburg Svalbard Svalbard Archipelago |
genre |
Barentsburg Svalbard The Cryosphere |
genre_facet |
Barentsburg Svalbard The Cryosphere |
op_source |
Ice and Snow; Том 58, № 3 (2018); 343-352 Лёд и Снег; Том 58, № 3 (2018); 343-352 2412-3765 2076-6734 10.15356/2076-6734-2018-3 |
op_relation |
https://ice-snow.igras.ru/jour/article/view/485/277 Формозов А.Н. Снежный покров как фактор среды, его значение в жизни млекопитающих и птиц СССР. М.: Изд-во МГУ, 1990. 287 с. Шмакин А.Б., Осокин Н.И., Сосновский А.В., Зазовская Э.П., Борзенкова А.В. Влияние снежного покрова на промерзание и протаивание грунта на Западном Шпицбергене // Лёд и Снег. 2013. Т. 53. № 4. С. 52–59. Павлов А.В. Мониторинг криолитозоны. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2008. 229 с. Шерстюков А.Б. Корреляция температуры почвогрунтов с температурой воздуха и высотой снежного покрова на территории России // Криосфера Земли. 2008. Т. ХII. № 1. С. 79–87. Gisnås K., Westermann S., Schuler T.V., Litherland T., Isaksen K., Boike J., Etzelmüller B. A statistical approach to represent small-scale variability of permafrost temperatures due to snow cover // The Cryosphere. 2014. № 8. Р. 2063–2074. Балобаев В.Т. Геотермия мерзлой зоны литосферы севера Азии. Новосибирск: Изд-во Наука, 1991. 193 с. Осокин Н.И., Сосновский А.В., Чернов Р.А. Влияние стратиграфии снежного покрова на его термическое сопротивление // Лёд и Снег. 2013. № 3 (123). С. 63–70. doi:10.15356/2076-6734-2013-3-63-70. 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). Sturm M., Holmgren J., Konig M., Morris K. The thermal conductivity of seasonal snow // Journ. of Glaciology. 1997. V. 43. № 143. P. 26–41. Осокин Н.И., Сосновский А.В. Экспериментальные исследования коэффициента эффективной теплопроводности снежного покрова на Западном Шпицбергене // Лёд и Снег. 2014. № 3 (127). С. 50–58. doi:10.15356/2076-6734-2014-3-50-58. Осокин Н.И., Сосновский А.В., Чернов Р.А. Коэффициент теплопроводности снега и его изменчивость // Криосфера Земли. 2017. Т. XXI. № 3. С. 60–68. doi:10.21782/KZ1560-7496-2017-3(60-68). Riche F., Schneebeli M. Thermal conductivity of snow measured by three independent methods and anisotropy considerations // The Cryosphere. 2013. № 7. Р. 217–227. Pinzer B.R., Schneebeli M. Snow metamorphism under alternating temperature gradients: Morphology and recrystallization in surface snow // Geophys. Research Letters. V. 36. L23503. doi:10.1029/2009GL039618. Kamata Y., Sokratov S.A., Sato A. Temperature and temperature gradient dependence of snow recrystallization in depth hoar snow // Advances in Cold Regions Thermal Engineering and Sciences / Еds. K. Hutter, Y. Wang, H. Beer. Verlag: Springer, 1999. Р. 395–402. Calonne N., Flin F., Morin S., Lesaffre B., du Roscoat S.R., Geindreau C. Numerical and experimental investigations of the effective thermal conductivity of snow // Geophys. Research Letters. 2011. V. 38. L23501. doi:10.1029/2011GL049234. Осокин Н.И., Самойлов Р.С., Сосновский А.В., Сократов С.А., Жидков В.А. К оценке влияния изменчивости характеристик снежного покрова на промерзание грунтов // Криосфера Земли. 1999. Т. III. № 1. С. 3–10. Котляков В.М., Осокин Н.И., Сосновский А.В. Математическое моделирование тепломассообмена в снежном покрове при таянии // Криосфера Земли. 2004. Т. VIII. № 1. С. 78–83. Красс М.С., Мерзликин В.Г. Радиационная теплофизика снега и льда. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 262 с. Павлов А.В. Некоторые вопросы теплофизики снежного покрова // Тепловой баланс леса и поля. М.: Ин-т географии АН СССР, 1962. С. 186–201. Павлов А.В. Теплофизика ландшафтов. Новосибирск: Наука, 1979. 286 с. Фирц Ш., Армстронг Р.Л., Дюран И., Этхеви П., Грин И., МакКланг Д.М., Нишимура К., Сатьявали П.К., Сократов С.А. Международная классификация для сезонно-выпадающего снега (руководство к описанию снежной толщи и снежного покрова) Русское издание // МГИ. 2012. № 2. 80 с. Сосновский А.В., Осокин Н.И. Патент № 2627971. Способ определения коэффициента теплопроводности снега в условиях естественного залегания снежного покрова. Дата публикации патента: 14 августа 2017 г. Бюл. № 23. https://ice-snow.igras.ru/jour/article/view/485 doi:10.15356/2076-6734-2018-3-343-352 |
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 статьи в данном журнале, соглашаются на следующее:Авторы сохраняют за собой авторские права и предоставляют журналу право первой публикации работы, которая по истечении 6 месяцев после публикации автоматически лицензируется на условиях Creative Commons Attribution License , что позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Редакция журнала будет размещать принятую для публикации статью на сайте журнала до выхода её в свет (после утверждения к печати редколлегией журнала). Авторы также 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/10.15356/2076-6734-2018-3-343-352 https://doi.org/10.15356/2076-6734-2018-3 https://doi.org/10.15356/2076-6734-2013-3-63-70 https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2016-3(105-112 https://doi.org/10.15356/2076-6734-2014-3-50-58 https |
container_title |
Ice and Snow |
container_volume |
58 |
container_issue |
3 |
container_start_page |
343 |
op_container_end_page |
352 |
_version_ |
1766370789193416704 |
spelling |
ftjias:oai:oai.ice.elpub.ru:article/485 2023-05-15T15:39:17+02:00 Estimation of thermal conductivity of snow by its density and hardness in Svalbard Оценка коэффициента теплопроводности снега по его плотности и твёрдости на Западном Шпицбергене V. Kotlyakov M. A. Sosnovsky V. N. Osokin I. В. Котляков М. А. Сосновский В. Н. Осокин И. 2018-09-26 application/pdf https://ice-snow.igras.ru/jour/article/view/485 https://doi.org/10.15356/2076-6734-2018-3-343-352 rus rus IGRAS https://ice-snow.igras.ru/jour/article/view/485/277 Формозов А.Н. Снежный покров как фактор среды, его значение в жизни млекопитающих и птиц СССР. М.: Изд-во МГУ, 1990. 287 с. Шмакин А.Б., Осокин Н.И., Сосновский А.В., Зазовская Э.П., Борзенкова А.В. Влияние снежного покрова на промерзание и протаивание грунта на Западном Шпицбергене // Лёд и Снег. 2013. Т. 53. № 4. С. 52–59. Павлов А.В. Мониторинг криолитозоны. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2008. 229 с. Шерстюков А.Б. Корреляция температуры почвогрунтов с температурой воздуха и высотой снежного покрова на территории России // Криосфера Земли. 2008. Т. ХII. № 1. С. 79–87. Gisnås K., Westermann S., Schuler T.V., Litherland T., Isaksen K., Boike J., Etzelmüller B. A statistical approach to represent small-scale variability of permafrost temperatures due to snow cover // The Cryosphere. 2014. № 8. Р. 2063–2074. Балобаев В.Т. Геотермия мерзлой зоны литосферы севера Азии. Новосибирск: Изд-во Наука, 1991. 193 с. Осокин Н.И., Сосновский А.В., Чернов Р.А. Влияние стратиграфии снежного покрова на его термическое сопротивление // Лёд и Снег. 2013. № 3 (123). С. 63–70. doi:10.15356/2076-6734-2013-3-63-70. 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). Sturm M., Holmgren J., Konig M., Morris K. The thermal conductivity of seasonal snow // Journ. of Glaciology. 1997. V. 43. № 143. P. 26–41. Осокин Н.И., Сосновский А.В. Экспериментальные исследования коэффициента эффективной теплопроводности снежного покрова на Западном Шпицбергене // Лёд и Снег. 2014. № 3 (127). С. 50–58. doi:10.15356/2076-6734-2014-3-50-58. Осокин Н.И., Сосновский А.В., Чернов Р.А. Коэффициент теплопроводности снега и его изменчивость // Криосфера Земли. 2017. Т. XXI. № 3. С. 60–68. doi:10.21782/KZ1560-7496-2017-3(60-68). Riche F., Schneebeli M. Thermal conductivity of snow measured by three independent methods and anisotropy considerations // The Cryosphere. 2013. № 7. Р. 217–227. Pinzer B.R., Schneebeli M. Snow metamorphism under alternating temperature gradients: Morphology and recrystallization in surface snow // Geophys. Research Letters. V. 36. L23503. doi:10.1029/2009GL039618. Kamata Y., Sokratov S.A., Sato A. Temperature and temperature gradient dependence of snow recrystallization in depth hoar snow // Advances in Cold Regions Thermal Engineering and Sciences / Еds. K. Hutter, Y. Wang, H. Beer. Verlag: Springer, 1999. Р. 395–402. Calonne N., Flin F., Morin S., Lesaffre B., du Roscoat S.R., Geindreau C. Numerical and experimental investigations of the effective thermal conductivity of snow // Geophys. Research Letters. 2011. V. 38. L23501. doi:10.1029/2011GL049234. Осокин Н.И., Самойлов Р.С., Сосновский А.В., Сократов С.А., Жидков В.А. К оценке влияния изменчивости характеристик снежного покрова на промерзание грунтов // Криосфера Земли. 1999. Т. III. № 1. С. 3–10. Котляков В.М., Осокин Н.И., Сосновский А.В. Математическое моделирование тепломассообмена в снежном покрове при таянии // Криосфера Земли. 2004. Т. VIII. № 1. С. 78–83. Красс М.С., Мерзликин В.Г. Радиационная теплофизика снега и льда. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 262 с. Павлов А.В. Некоторые вопросы теплофизики снежного покрова // Тепловой баланс леса и поля. М.: Ин-т географии АН СССР, 1962. С. 186–201. Павлов А.В. Теплофизика ландшафтов. Новосибирск: Наука, 1979. 286 с. Фирц Ш., Армстронг Р.Л., Дюран И., Этхеви П., Грин И., МакКланг Д.М., Нишимура К., Сатьявали П.К., Сократов С.А. Международная классификация для сезонно-выпадающего снега (руководство к описанию снежной толщи и снежного покрова) Русское издание // МГИ. 2012. № 2. 80 с. Сосновский А.В., Осокин Н.И. Патент № 2627971. Способ определения коэффициента теплопроводности снега в условиях естественного залегания снежного покрова. Дата публикации патента: 14 августа 2017 г. Бюл. № 23. https://ice-snow.igras.ru/jour/article/view/485 doi:10.15356/2076-6734-2018-3-343-352 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 статьи в данном журнале, соглашаются на следующее:Авторы сохраняют за собой авторские права и предоставляют журналу право первой публикации работы, которая по истечении 6 месяцев после публикации автоматически лицензируется на условиях Creative Commons Attribution License , что позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Редакция журнала будет размещать принятую для публикации статью на сайте журнала до выхода её в свет (после утверждения к печати редколлегией журнала). Авторы также 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 Ice and Snow; Том 58, № 3 (2018); 343-352 Лёд и Снег; Том 58, № 3 (2018); 343-352 2412-3765 2076-6734 10.15356/2076-6734-2018-3 deep hoar hardness of snow international classification of snow snow density structure of snow thermal conductivity thermal resistance of snow глубинная изморозь коэффициент теплопроводности международная классификация снега плотность снега структура снега твёрдость снега термическое сопротивление снега info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion 2018 ftjias https://doi.org/10.15356/2076-6734-2018-3-343-352 https://doi.org/10.15356/2076-6734-2018-3 https://doi.org/10.15356/2076-6734-2013-3-63-70 https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2016-3(105-112 https://doi.org/10.15356/2076-6734-2014-3-50-58 https 2022-12-20T13:29:44Z The results of experimental investigation of thermal conductivity of snow on the Svalbard archipelago in the conditions of natural occurrence are considered. The observations were carried out in the spring of 2013–2015 in the vicinity of the meteorological station «Barentsburg». The obtained data were processed using the Fourier equation of thermal conductivity that allowed determination of the coefficient t of thermal conductivity of the snow with different structure and density. The thermal conductivity of snow depends on the contacts between ice crystals. The larger the contact area, the better the heat transfer from one layer to another. But the strength characteristics of snow, and especially its hardness, depend on the bonds between ice crystals, so the thermal conductivity and hardness of snow depend on the structure of snow. Note, that measurements of snow hardness are less laborious than measurements of its thermal conductivity. For layers of snow cover of different hardness the relationship between snow thermal conductivity and its density has been established. To verify the reliability of the approach to the determination of snow thermal conductivity, numerical experiments were performed on a mathematical model, which did show good convergence of the results. The obtained formulas for the coefficient of thermal conductivity of very loose, loose, medium and hard snow (according to the international classification of seasonal snow falls) are compared with the data of other studies. It was found that when the snow density is within the range 0.15–0.40 g/cm3 these formulas cover the main variety of thermal conductivity of snow. This allows estimating the coefficient of thermal conductivity and to determine the thermal resistance of snow cover in the field by measuring the density and hardness of different layers of snow. На основе измерений температурного профиля в снежной толще на Западном Шпицбергене путём решения обратной задачи уравнения теплопроводности определены значения коэффициента ... Article in Journal/Newspaper Barentsburg Svalbard The Cryosphere Ice and Snow (E-Journal) Barentsburg ENVELOPE(14.212,14.212,78.064,78.064) Svalbard Svalbard Archipelago Ice and Snow 58 3 343 352 |