Environmental Dynamics and Global Climate ChangeEnvironmental Dynamics and Global Climate ChangeEnvironmental Dynamics and Global Climate Change2218-44222541-9307Yugra State University2120510.18822/edgcc21205DiscussionsДискуссииUnknownImpact of snow cover and air temperature on ground freezing depth and stability in mountain areImpact of snow cover and air temperature on ground freezing depth and stability in mountain areFrolovDenis
Russian Federation

J

denisfrolovm@mail.ruLomonosov Moscow State UniversityМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова16072021121434617072020Copyright ©; 2021, Frolov D.Copyright ©; 2021, Frolov D.2021Frolov D.Frolov D.http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0https://edgccjournal.org/EDGCC/article/view/21205

During the construction of debris flow and snow avalanche protecting installation in the mountain regions the problem of fixation and stability of these constructions under the conditions of seasonally or permanently frozen ground arise. For this reason ground freezing depth estimation for winter periods 2015/16-2019/20 was performed on the basis of developed calculating scheme for Elbrus region. The calculating scheme for ground freezing is constructed on the basis of three layer media heat conductivity problem (snow cover, frozen and thawed ground) with phase transition on the boundary of frozen and unfrozen ground. Heat balance equation includes phase transition energy, inflow of heat from unfrozen ground and outflow to frozen ground, snow cover and atmosphere. The heat flux is calculated on basis of Fourier law as a product of heat conductivity and temperature gradient. It is supposed, that temperature changes in each media linearly.

Поскольку при строительстве селе- и лавиноудерживающих геотехнических сооружений на горных территориях возникает проблема крепления и устойчивости этих сооружений в условиях сезонного и/или многолетнего промерзания грунта, в данной работе производится оценка влияния снежного покрова и температуры воздуха на глубину промерзания и устойчивость грунта на основе разработанной расчётной схемы за зимние сезоны 2015/16-2019/20 в Приэльбрусье. Расчётная схема строилась на основе задачи теплопроводности трехслойной среды (снег, мерзлый и талый грунт) с фазовым переходом на границе. Уравнение теплового баланса включало энергию фазового перехода, приток тепла из талого грунта и отток в мерзлый грунт и при наличии снежного покрова через него в атмосферу.

Ключевые слова: Снежный покров, температура воздуха, промерзание

Снежный покровтемпература воздухапромерзание и устойчивость грунтаГрунтоведение / Под ред. В.Т. Трофимов. 2005. М.: Изд-во Наука. С. 1024. [Gruntovedenie / Pod red. V.T. Trofimov. 2005. M.: Izd-vo Nauka. P. 1024.]Кудрявцев В.А. 1954. Температура верхних горизонтов вечномерзлой толщи в пределах СССР. М.: Изд-во АН СССР. С. 183. [Kudryavtsev V.A. 1954. Temperatura verkhnikh gorizontov vechnomerzloi tolshchi v predelakh SSSR. M.: Publishing house USSR Academy of Sciences. P. 183. (In Russian)]Михеев М.А. 1977. Основы теплопередачи / Под. Ред. М.А. Михеев, И.М. Михеева. М.: Изд-во Энергия С. 344. [Kudryavtsev V.A. 1954. Temperatura verkhnikh gorizontov vechnomerzloi tolshchi v predelakh SSSR. M.: Publishing house USSR Academy of Sciences. P. 183. (In Russian)]Павлов А.В. 1979. Теплофизика ландшафтов. Новосибирск.: Изд-во Наука. С. 284. [Pavlov A.V. 1979. Teplofizika landshaftov. Novosibirsk.: Izd-vo Nauka. P. 284. (In Russian)]Фролов Д.М. 2019. Расчёт глубины промерзания грунта под оголённой и покрытой снегом поверхностью на метеостанции МГУ за зимние периоды 2011/12-2017/18 // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. Т. 10. № 2. C. 86-90. [Frolov D.M. 2019. Raschet glubiny promerzaniya grunta pod ogolennoi i pokrytoi snegom poverkhnost'yu na meteostantsii MGU za zimnie periody 2011/12-2017/18 // Dinamika okruzhayushchei sredy i global'nye izmeneniya klimata. V. 10. N 2. P. 86-90. (In Russian)]DeGaetano A.T., Cameron M.D., Wilks D.S. 2001. Physical simulation of maximum seasonal soil freezing depth in the United States using routine weather observations // Journal of Applied Meteorology. Vol. 40(3). P. 546–555.Golubev V.N., Petrushina M.N., Frolov D.M. 2008. Winter regime of temperature and precipitation as a factor of snow-cover distribution and its stratigraphy // Annals of Glaciology Vol. 49, P. 179-186.Haberkorn A., Wever N., Hoelzle M., Phillips M., Kenner R., Bavay M., Lehning M. 2016. Distributed snow and rock temperature modeling in steep rock walls using Alpine3D // The Cryosphere Discuss. DOI. https://doi.org/10.5194/tc-2016-73