Academic Journal
Generation of thermal convection in the moss-snow layer on the coast of the Gulf of Grenfjord (West Svalbard) ; Возникновение термической конвекции в мохово-снежном покрове побережья залива Грёнфьорд (Западный Шпицберген)
| العنوان: | Generation of thermal convection in the moss-snow layer on the coast of the Gulf of Grenfjord (West Svalbard) ; Возникновение термической конвекции в мохово-снежном покрове побережья залива Грёнфьорд (Западный Шпицберген) |
|---|---|
| المؤلفون: | P. Bogorodskiy V., V. Kustov Yu., V. Movchan V., K. Ermokhina A., П. Богородский В., В. Кустов Ю., В. Мовчан В., К. Ермохина А. |
| المساهمون: | This study was supported by the Ministry of Science and Education of the Russian Federation (Project «Changing Arctic Transpolar System» № 2017-14-588-0005-003)., Работа выполнена при поддержке Минобрнауки РФ (проект № 2017-14-5880005-003 «Изменчивость Арктической трансполярной системы»). |
| المصدر: | Ice and Snow; Том 61, № 2 (2021); 232-240 ; Лёд и Снег; Том 61, № 2 (2021); 232-240 ; 2412-3765 ; 2076-6734 |
| بيانات النشر: | IGRAS |
| سنة النشر: | 2021 |
| المجموعة: | Ice and Snow (E-Journal) / Лёд и Снег |
| مصطلحات موضوعية: | convective instability, critical Rayleigh number, vegetation and snow cover, Svalbard, конвективная неустойчивость, критические числа Рэлея, растительный и снежный покровы, Западный Шпицберген |
| الوصف: | The significant part of the Arctic soils is covered by vegetation all year round, to which a layer of snow is added in winter. Both layers have a similar structure, consisting of a skeleton (organic and ice, respectively) and air-saturated pores, and, thus, form a unified system with high heat-insulating properties. But, with the temperature gradient within the layers, convection can arise, which significantly reduces the thermal resistance of the layers and affects the heat, mass and gas exchange of the atmospheric boundary layer with the ground. In this connection, the role of convective transport in the formation of the thermodynamic and biogeochemical regime of polar ecosystems becomes obvious. Note that the role of convection in the snow cover is discussed in literature, but similar studies for vegetation are absent. This is one of the reasons why the processes of heat and mass transfer in the moss-snow layer above the ground in high latitudes are reproduced in a very simplified way, even in the most advanced models of the Earth system. In this paper, we study the occurrence of instability in a system of two porous layers with heat-insulated boundaries for conditions that approximate the snow and vegetation cover of the Arctic tundra on the coast of the Gulf of Grenfjord (West Spitsbergen). The analytical solution of the Rayleigh-Darcy problem is obtained by means of expansion of the amplitudes of perturbations of vertical velocity and air temperature into series. The dependence of the convective instability threshold on the variations of the thermal physical properties of the vegetation and snow cover of the studied region, parameterized according to measurement data and literature sources, is estimated. It has been found that the stability threshold increases with growth of snow thickness and density. It was also shown that the non-Rayleigh instability becomes impossible when heated from above (meaning the long-wave mode), which occurs in a similar system of two layers of homogeneous immiscible liquids ... |
| نوع الوثيقة: | article in journal/newspaper |
| وصف الملف: | application/pdf |
| اللغة: | Russian |
| Relation: | https://ice-snow.igras.ru/jour/article/view/891/564; Сосновский А.В., Осокин Н.И. Влияние мохового и снежного покровов на устойчивость многолетней мерзлоты на Западном Шпицбергене при климатических изменениях // Вестн. КНЦ РАН. 2018. № 3 (10). С. 178–184.; Степаненко В.М., Репина И.А., Федосов В.Э., Зилитинкевич С.С., Лыкосов В.Н. Обзор методов параметризации теплообмена в моховом покрове для моделей Земной системы // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2020. Т. 56. № 2. С. 127–138. doi:10.31857/S0002351520020133.; Colbeck S.C. Air movement in snow due to windpumping // Journ. of Glaciology. 1989. V. 35. № 120. P. 209–213.; Trabant D., Benson C. Field experiments on the development of depth hoar // Mem. Geol. Soc. Am. 1972. № 135. P. 309–322.; Powers D.J, Colbeck S.C., O’Neill K. Experiments on thermal convection in snow // Annals of Glaciology. 1985. V. 6. P. 43–47.; Palm E., Tveitreid M. On heat and mass flux through dry snow// Journ. of Geophys. Research. 1979. V. 84 (C2). P. 745–749.; Powers D., O’Neill K., Colbeck S.C. Theory of natural convection in snow // Journ. оf Geophys. Research. 1985. V. 90. № D6. P. 10641–10649.; Богородский П.В., Бородкин В.А., Кустов В.Ю., Сумкина А.А. Конвекция воздуха в снежном покрове морского льда // Лёд и Снег. 2020. Т. 60. № 4. С. 557–566. doi:10.31857/S2076673420040060.; Bartlett S.J., Lehning M. A theoretical assessment of heat transfer by ventilation in homogeneous snowpacks // Water Resources Res. 2011. V. 47. W04503. doi:10.1029/2010WR010008.; Гаврильев Р.И. Теплофизические свойства компонентов природной среды в криолитозоне. Новосибирск: изд. СО РАН, 2004. 145 с.; Тишков А.А., Осокин Н.И., Сосновский А.В. Влияние синузий мохообразных на деятельный слой арктических почв // Изв. РАН. Серия географическая. 2013. № 3. С. 39–46.; Понятовская М.Н. Учет обилия и особенности размещения видов в естественных растительных сообществах // Полевая геоботаника. Т. 1. Ред. Е.М. Лавренко и А.А. Корчагина. Л.: Наука, 1964. С. 209–299.; Демешкин А.С. Геоэкологическая оценка состояния природной среды в районе расположения российского угледобывающего рудника Баренцбург на архипелаге Шпицберген: Дис. на соиск. уч. степ. канд. геогр. наук. СПб.: РГГМУ, 2015. 181 с.; Humlum O., Instanes A., Sollid J. Permafrost in Svalbard: review and research history, climatic background and engineering challengers // Polar Research. 2003. V. 22 (2). P. 191–215.; Жекамухов М. К., Жекамухова И. М. Конвективная устойчивость воздуха в двухслойном снежном покрове. I. Линеаризованная система уравнений термической конвекции воздуха // Инж.-физ. журнал. 2007. Т. 80. № 1. С. 107–112.; Дементьев О.Н., Любимов Д.В. Возникновение конвекции в горизонтальном плоском слое пористой среды // Вестн. Челябинского гос. ун-та. 2008. № 6. С. 130–135.; Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М. О неустойчивости равновесия системы горизонтальных слоев несмешивающихся жидкостей при нагреве сверху // Изв. АН СССР. Мех. жидкости и газа. 1986. № 2. С. 22–28.; Павлов А.В. Мониторинг криолитозоны. Новосибирск: «Гео», 2008. 229 с.; Sommerfeld R.A., Rocchio J.E. Permeability measurements on new and equitemperature snow // Water Resources Res. 1993. V. 29. № 8. P. 2485–2490.; Domine F., Morin S., Brun E., Lafaysse M., Carmagnola C.M. Seasonal evolution of snow permeability under equi-temperature and temperature-gradient conditions // The Cryosphere. 2013. № 7. Р. 1915–1929. https://doi.org/10.5194/tc-7-1915-2013.; Calonne N., Geindreau C., Flin F., Morin S., Lesaffre B., Rolland du Roscoat S., Charrier P. 3-D imagebased numerical computations of snow permeability: links to specific surface area, density, and microstructural anisotropy // The Cryosphere. 2012. № 6. P. 939–951. https://doi.org/10.5194/tc-6-939-2012.; Кузьмин П.П. Физические свойства снежного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1957. 178 с.; https://ice-snow.igras.ru/jour/article/view/891 |
| DOI: | 10.31857/S2076673421020084 |
| الاتاحة: | https://ice-snow.igras.ru/jour/article/view/891 https://doi.org/10.31857/S2076673421020084 |
| 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). |
| رقم الانضمام: | edsbas.74F02A2F |
| قاعدة البيانات: | BASE |
| DOI: | 10.31857/S2076673421020084 |
|---|