Thermal conductivity of snow cover and physical processes occurring in it under the influence of temperature gradient

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Snow as a road construction material is a combination of phases of the same nature but different aggregate states. Snow as a road surface is a complex spatial system that is topologically defined as a poli-relief, polizonal, multi-layered, and polydisperse medium. In natural conditions, the snow cover is subjected to different temperature conditions at different heights. The upper layers are influenced by continuously changing external air temperature, while the lower layers are in contact with the soil, which has a significantly higher and more stable temperature than that of the air. The temperature difference between the upper and lower layers leads to processes in the snow cover related to different elasticities of water vapors saturating the space above the snow grains. Water vapors move from the lower layers, which usually have higher temperatures and therefore higher maximum saturated vapor pressure, to the upper layers where the temperature and vapor pressure are lower. In order to determine the dependence of the thermal conductivity coefficient on density in the zone of high-density values, the authors conducted research on the thermal properties of snow of different densities. The research was conducted at Bauman Moscow State Technical University, as a continuation of previous studies [1]. The authors set two main objectives for the research: to identify the process of sublimation and evaporation in a snow mass located in a non-uniform temperature field, and to determine the quantitative aspect and intensity of this process depending on the density of the snow. The thermal conductivity coefficient of snow with different densities was also determined.

Sobre autores

Vyacheslav Borisov

Moscow State Technical University named after N. E. Bauman

Autor responsável pela correspondência
Email: vborisov@bmstu.ru

Dmitry Akinin

Moscow State Technical University named after N. E. Bauman

Email: akinin.dmitrij2013@yandex.ru

Maria Gasilina

Moscow State Technical University named after N. E.

Email: gasilinamaria539@gmail.com

Anastasia Romanova

Moscow State Technical University named after N. E.

Email: nasty1999g@mail.ru

Bibliografia

  1. Borisov V. A., Akinin D. V., Payul A. D. Some issues of snow density change under compressive load. Resources and Technology, 2021, vol. 18, no. 3, pp. 77–91. (In Russ.)
  2. Tarabanov M. G., Korkin V. D., Sergeev V. F. Moist Air: Handbook. Moscow: AVOK, 2004. 50 p. (In Russ.)
  3. Uzlov V. A., Shishkov G. I., Shcherbakov V. V. Main physical parameters of snow cover. Proceedings of R. E. Alekseev NSTU, 2014, pp. 1–11. (In Russ.)
  4. Materials of Glaciological Studies. International Classification for Seasonally Falling Snow (Guide to the Description of Snow Thickness and Snow Cover). Rus. ed. 2012-2. (In Russ.)
  5. Richter G. D. Snow Cover, Its Formation and Properties. Moscow: USSR Academy of Sciences, 1945. 15 p. (In Russ.)
  6. Morozov V. S. Calculation of single-layer winter roads for strength. Innovative Science, 2015, no. 11-2, pp. 84–88. (In Russ.)
  7. Anikin A. A., Barakhtanov L. V., Donato I. O. Physical and mechanical properties of snow as a road surface for vehicles. Science and Education. Bauman Moscow State Technical University: Electronic Journal, 2010, no. 10, pp. 1–8. (In Russ.)
  8. Pavlov A. V. Some issues of thermal physics of snow cover. In: Forest and Field Heat Balance. Moscow: Institute of Geography, USSR Academy of Sciences, 1962, pp. 186–201. (In Russ.)
  9. Pavlov A. V. Thermal Physics of Landscapes. Novosibirsk: Nauka, 1979. 286 p. (In Russ.)
  10. International Critical Tables of Numerical Data, Physics, Chemistry and Technology. Vol. 1–3 / Ed. E. W. Washburn.
  11. Chernov P. A. Experimental determination of the thermal conductivity of deep frost. Ice and Snow, 2013, no. 3 (123), pp. 71–77. (In Russ.)
  12. Abels G. Diurnal temperature variation in snow and the dependence of snow thermal conductivity on density. Meteorological Bulletin, 1893, vol. 3. (In Russ.)
  13. Stakhovsky I. R. Methods of non-equilibrium physics in modern seismology: on the anniversary of the Institute of the Earth's Physics of the Russian Academy of Sciences. Space and Time, 2018, pp. 1–9. (In Russ.)
  14. Leonov N. I. Middendorf A. F. (1815–1894). Moscow: Nauka, 1967. 152 p. (In Russ.)
  15. Kuzmin P. P. Physical Properties of Snow Cover. Leningrad: Hydrometeorology Publishing House, 1957. 178 p. (In Russ.)
  16. Snow: Handbook / Ed. D. M. Grey, D. H. Mayl. Leningrad: Hydrometeoizdat, 1986. 751 p. (In Russ.)
  17. Osokin N. I., Zhidkov V. A., Samoilov R. S., Sosnovskiy A. B., Chernov P. A. The role of snow cover in ground freezing. News of the Russian Academy of Sciences. Geographical Series, 2001, no. 4, pp. 52–57. (In Russ.)
  18. Osokin N. I., Samoilov P. S., Sosnovsky A. B., Zhidkov V. A., Kitaev L. M., Chernov P. A. The effect of snow cover on heat exchange with the underlying surface. In: Freezing of Northern Eurasia in the Recent Past and Near Future / Ed. V. M. Kotlyakov. Moscow: Nauka, 2007, pp. 15–54. (In Russ.)
  19. Kotlyakov V. M., Osokin N. I., Sosnovsky A. V. Mathematical modeling of heat and mass exchange in snow cover during thawing. Cryosphere of the Earth, 2004, vol. VIII, no. 1, pp. 78–83. (In Russ.)
  20. Artsybashev S. A. Measurement of deep temperatures using a heat column and several observations on winter temperatures of the Angara River. Meteorological Bulletin, 1925, no. 2. (In Russ.)
  21. Artsybashev S. A., Yuzhakov V. M. Determination of the thermal conductivity of snow. Proceedings of the Biological and Geographical Research Institute at the Irkutsk State University, 1931, vol. 5, issue 4, pp. 39–42. (In Russ.)
  22. Schneider P. Engineering Problems of Heat Conduction. Moscow: Foreign Literature, 1960. 478 p. (In Russ.)
  23. Vlasov A. B. Study of the temperature conductivity coefficient of electrical insulation materials using a thermal imager. Izvestiya of the Russian State Pedagogical University Named after A. I. Herzen, 2004, pp. 1–10. (In Russ.)
  24. Sokolov A. K. Method for determining the temperature conductivity and thermal conductivity coefficient based on the surface temperatures of a plate as a semi-infinite body. Proceedings of Higher Educational Institutions. Ferrous Metallurgy, 2022, pp. 57–65. (In Russ.)
  25. Cui Z.-D., He P.-P., Yang W.-H. Mechanical properties of a silty clay subjected to freezing–thawing. Cold Regions Science and Technology, 2014, vol. 98, pp. 26–34.
  26. Verkin B. I., Janson I. K., Sukhodub L. F., Teplytsky A. B. Interactions of Biomolecules: New Experimental Approaches and Methods. Kyiv: Naukova Dumka, 1985. (In Russ.)

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Declaração de direitos autorais © Borisov V.A., Akinin D.V., Gasilina M.A., Romanova A.R., 2025

Creative Commons License
Este artigo é disponível sob a Licença Creative Commons Atribuição–NãoComercial 4.0 Internacional.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».