- PII
- S2076673425010079-1
- DOI
- 10.31857/S2076673425010079
- Publication type
- Article
- Status
- Published
- Authors
- Volume/ Edition
- Volume 65 / Issue number 1
- Pages
- 93-102
- Abstract
- Ground temperature in winter is one of important parameters for evaluating the functioning of natural and technical systems. This temperature is formed under the influence of two factors –the air temperature and snow cover properties. At the same time, it is not always possible to measure the temperature of the ground during the cold season. A simple and easily available method has been developed to estimate the surface temperature from thickness of the snow cover and the air temperature. Based on mathematical modeling, numerical experiments were carried out to determine the temperature regime of the ground under the snow cover using different values of snow thickness, the snow density and the air temperature. The mathematical model was tested against data of measurements of the dynamics of ground freezing in the area of the Barentsburg weather station in Western Svalbard. The ratio of snow density and its thickness was analyzed and the most common pairs of values of these parameters for snow thickness/density were obtained: 1/290; 0.75/270; 0.5/250; 0.3/200 m/(kg/m3). The results of numerical experiments made it possible to determine the temperature of the ground under snow and to calculate the relationship between the air and the ground temperatures. It was found that when the air temperature changes within the range from –20 to –40 °C, this ratio practically does not depend on the air temperature, but only on the parameters of the snow cover. With a snow thickness of 1 m, the ratio is 0.435 and 0.286 at air temperatures of –10 °C and –20 ... –40 °C, respectively. As a result, dependencies for calculating the difference between the temperature of the ground under snow and air temperature on the height of the snow cover and atmospheric air temperature have been obtained. Calculations have shown that this difference is 12.8 and 4.5 °C with a snow cover height of 0.5 m and an air temperature of –20 and –10 °C, respectively. Influence of snow density, soil moisture and the summer air temperature upon the ground surface temperature was estimated. The calculations of ground surface temperature were verified using measured data from Western Svalbard.
- Keywords
- температура поверхности грунта снежный покров толщина плотность снега температура воздуха моделирование
- Date of publication
- 18.09.2025
- Year of publication
- 2025
- Number of purchasers
- 0
- Views
- 14
References
- 1. Анисимов О.А., Стрелецкий Д.А. Геокриологические риски при таянии многолетнемерзлых грунтов // Арктика XXI век. Естественные науки. 2015. № 2 (3). С. 60–74.
- 2. Вотяков И.Н. Физико-механические свойства мерзлых и оттаивающих грунтов Якутии. Новосибирск: Наука, 1975. 176 с.
- 3. Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. М.: Изд-во Росгидромета, 2014. 58 с.
- 4. Доклад о климатических рисках на территории Российской Федерации. СПб.: Климатический центр Росгидромета, 2017. 106 с.
- 5. Зайкова Н.И., Шишкин А.В., Дёмина И.В. Оценка влияния снежного покрова на формирование температурного режима чернозема выщелоченного орошаемых участков // Вестн. Алтайского гос. аграрного ун-та. 2021. № 5 (199). С. 36–41.
- 6. Николаев А.Н., Скачков Ю.Б. Влияние снежного покрова и температурного режима мерзлотных почв на радиальный прирост деревьев Центральной Якутии // Журнал Сибирского федерального ун-та. Сер. Биология. 2012. Т. 5. № 1. С. 43–51.
- 7. Основы проектирования строительных конструкций. Определение снеговых нагрузок на покрытия (ГОСТ Р ИСО 4355–2016). М.: Стандартинформ, 2017. 37 с.
- 8. Осокин Н.И., Сосновский А.В., Накалов П.Р., Ненашев С.В. Термическое сопротивление снежного покрова и его влияние на промерзание грунта // Лёд и Снег. 2013. Т. 53. № 1. С. 93–103. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2013-1-93-103
- 9. Осокин Н.И., Сосновский А.В. Пространственная и временная изменчивость толщины и плотности снежного покрова на территории России // Лёд и Снег. 2014. Т. 4 (128). С. 72–80. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2014-4-72-80
- 10. Осокин Н.И., Сосновский А.В. Экспериментальные исследования коэффициента эффективной теплопроводности снежного покрова на Западном Шпицбергене // Лёд и Снег. 2014. Т. 54 (3). С. 50−58. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2014-3-50-58
- 11. Осокин Н.И., Сосновский А.В. Влияние динамики температуры воздуха и высоты снежного покрова на промерзание грунта. // Криосфера Земли. 2015. Т. XIX. № 1. С. 99–105. http://www.izdatgeo.ru/pdf/krio/2015-1/99.pdf
- 12. Осокин Н.И., Сосновский А.В. Влияние термического сопротивления снежного покрова на устойчивость многолетнемерзлых пород // Криосфера Земли. 2016. Т. XX. № 3. С. 105–112. https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2016-3 (105-112)
- 13. Павлов А.В. Мониторинг криолитозоны. Новосибирск: Гео, 2008. 229 с.
- 14. Перевертин К.А., Белолюбцев А.И., Дронова Е.А., Асауляк И.Ф., Кузнецов И.А., Мазиров М.А., Васильев Т.А. Влияние режима снежного покрова на агрономические риски развития розовой снежной плесени. Лёд и Снег. 2022; 62 (1): 75–80. https://doi.org/10.31857/S2076673422010117
- 15. СНиП 2.02.04–88. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. М.: Изд-во ГУП ЦПП, 1997. 52 с.
- 16. Сосновский А.В. Математическое моделирование влияния толщины снежного покрова на деградацию мерзлоты при потеплении климата // Криосфера Земли. 2006. Т. Х. № 3. С. 83–88.
- 17. 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.
- 18. Шерстюков А.Б., Анисимов О.А. Оценка влияния снежного покрова на температуру поверхности почвы по данным наблюдений // Метеорология и гидрология. 2018. № 2. С. 17–25.
- 19. Hjort J., Streletskiy D., Dore G., Wu Q., Bjella K., Luoto M. Impacts of permafrost degradation on infrastructure // Nature Reviews Earth & Environment. 2022. V. 3. № 1. P. 24–38. https://doi.org/10.1038/s43017-021-00247-8
- 20. Stieglitz M., Déry S.J., Romanovsky V.E., Osterkamp T.E. The role of snow cover in the warming of arctic permafrost // Geophys. Research Letters. 2003. 30 (13). Р. 1721–1724.
- 21. Suter L., Streletskiy D., Shiklomanov N. Assessment of the cost of climate change impacts on critical infrastructure in the circumpolar Arctic // Polar Geography. 2019. V. 42. P. 267–286.
