aariПроблемы Арктики и АнтарктикиArctic and Antarctic Research0555-26482618-6713Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт10.30758/0555-2648-2023-69-1-44-57aari-498Research ArticleОКЕАНОЛОГИЯOCEANOLOGYОценки некоторых физико-механических характеристик льда Обской губыEstimates of certain physical and mechanical characteristics of ice in the Ob’ BayАндреевО. М.AndreevO. M.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

andoleg@aari.ruГоловинН. М.GolovinN. V.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

КрупинаН. А.KrupinaN. A.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

КубышкинН. В.KubyshkinN. V.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

СкутинА. А.SkutinA. A.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

ЧерновА. В.ChernovA. V.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

ГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институтРоссияState Scientific Center of the Russian Federation Arctic and Antarctic Research InstituteRussian FederationООО «Арктик Шельф Консалтинг»Россия“Arctic Shelf Consulting” LLCRussian Federation2023310320236914457Copyright © Андреев О.М., Головин Н.М., Крупина Н.А., Кубышкин Н.В., Скутин А.А., Чернов А.В., 20232023Андреев О.М., Головин Н.М., Крупина Н.А., Кубышкин Н.В., Скутин А.А., Чернов А.В.Andreev O.M., Golovin N.V., Krupina N.A., Kubyshkin N.V., Skutin A.A., Chernov A.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.aaresearch.science/jour/article/view/498

Ледяной покров Обской губы формируется в зоне смешения морских и пресных вод, и изучению особенностей ряда характеристик такого льда посвящено данное исследование. Рассмотрены физико-механические характеристики ровного льда Обской губы по данным полевых исследований, проведенных за последние 30 лет. Приведены сведения по температуре льда в течение всего ледового сезона, показано изменение солености льда в губе с географической широтой, даны оценки плотности и пористости льда. Проведен анализ соответствия натурных данных по прочности образцов пресного льда при одноосном сжатии с приложением нагрузки параллельно поверхности ледяного покрова с оценками прочности, рекомендованными нормативными и методическими руководствами. Результаты, полученные в ходе анализа прочностных характеристик льда Обской губы, при необходимости могут быть использованы в практических целях.

The ice cover of the Gulf of Ob is formed in an extended zone, where the sea and fresh waters are mixed. This study aims to evaluate certain physical and mechanical characteristics of such ice. It examines data on a complex of physical and mechanical fast ice characteristics in the Ob’ Bay, obtained in the course of field studies over the last 30 years. The total amount of data available to the team of authors exceeds 200 cores, sampled in the Ob’ Bay (from Novy Port to the boundary between the Bay and the Kara Sea) in different years and in different months of the ice season.

Processed data on ice temperature are presented, as well as information on the evolution of integral ice temperature during ice season. The change of integral ice salinity in the Ob’ Bay with geographic latitude is identified and shown, and the function approximating this change is given.

The estimates of average density and porosity of ice by thickness are presented. The effect of mineral inclusions on the increase in ice density is considered.

An analysis was carried out of the correspondence between the field data on fresh and saline ice sample strength in uniaxial compression (with the load application parallel to the ice cover surface) with theoretical strength estimates from Russian and foreign scientific and methodological literature, based on the data obtained on physical and mechanical ice characteristics in the Ob’ Bay. A generalized estimate of the saline ice strength limit in the Ob’ Bay, obtained in uniaxial compression parallel to the surface of ice accumulation is given, as well as its approximation by lognormal distribution.

The results obtained in the analysis of the strength characteristics of ice in the Gulf of Ob can be used for practical purposes. The results may also prove useful in terms of contribution to theoretical knowledge on the experimental mechanics of ice in desalinated water bodies.

Обская губаплотность льдапрочность льдасоленость льдатемпература льдафизико-механические свойства льдаice densityice salinityice strengthice temperatureOb’ Bayphysical and mechanical properties of iceReferencesKovalev S.M., Korostelev V.G., Nikitin V.A., Smirnov V.N., Shushlebin A.I. Application of a borehole jack for determining the local strength of fresh and sea ice // Proceedings of the 17th International Symposium on Ice. S.-Petersburg, IAHR. 2004. V. 2. P. 147–153.Kovalev S.M., Korostelev V.G., Nikitin V.A., Smirnov V.N., Shushlebin A.I. Application of a borehole jack for determining the local strength of fresh and sea ice. Proceedings of the 17th International Symposium on Ice. S.-Petersburg, IAHR. 2004, 2: 147–153.Налимов Ю.В., Усанкина Г.Е., Голованова С.В., Кубышкин Н.В., Нестеров А.В. Ледовый режим и особенности формирования заприпайной полыньи в северной части Обской губы // Тр. ААНИИ. 2009. Т. 450. С. 153–165.Nalimov Yu.V., Usankina G.E., Golovanova S.V., Kubyshkin N.V., Nesterov A.V. Ice regime and features of the formation of a fast ice polynya in the northern part of the Gulf of Ob. Trudy AANII. Proc. of AARI. 2009, 450: 153–165. [In Russian].Zubakin G.K., Gudoshnikov Yu.P., Nesterov A.V., Kubyshkin N.V., Skutin A.A., Buzin I.V., Vinogradov R.A., Naumov A.K., Nalimov Yu.V., Klyachkin S.V., Fedyakov V.Ye., Andreev O.M. Evaluation of ice conditions of the Northern Ob Bay associated with construction of the port of Sabetta // Proceedings of the International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions, POAC. 2013. V. 1. P. 584–593.Zubakin G.K., Gudoshnikov Yu.P., Nesterov A.V., Kubyshkin N.V., Skutin A.A., Buzin I.V., Vinogradov R.A., Naumov A.K., Nalimov Yu.V., Klyachkin S.V., Fedyakov V.Ye., Andreev O.M. Evaluation of ice conditions of the Northern Ob Bay associated with construction of the port of Sabetta. Proceedings of the International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions, POAC. 2013, 1: 584–593.Войнов Г.Н., Налимов Ю.В., Пискун А.А., Становой В.В., Усанкина Г.Е. Основные черты гидрологического режима Обской и Тазовской губ (лед, уровни, структура вод) / Под ред. д-ра геогр. наук Г.Н. Войнова. СПб.: Нестор–История, 2017. 192 с.Voinov G.N., Nalimov Yu.V., Piskun A.A., Stanovoy V.V., Usankina G.E. Osnovnye cherty gidrologicheskogo rezhima Obskoi i Tazovskoi gub (led, urovni, struktura vod). Main characteristics of the hydrological regime of the Ob’ Bay and Taz Bay (ice, levels, water structure). St. Petersburg: Nestor-Istoriya, 2017: 192 p. [In Russian].Frankenstein G.E., Garner R. Equations for determining the brine volume of sea ice from –0.5 to –22.9 °C // J. Glaciol. 1967. № 6 (48). P. 943–944.Frankenstein G.E., Garner R. Equations for determining the brine volume of sea ice from –0.5 to –22.9 °C. J. Glaciol. 1967, 6 (48): 943–944.Cox G., Weeks W. Equations for determining the gas and brine volumes in sea ice samples // J. Glaciol. 1983. V. 29. № 102. P. 306–316.Cox G., Weeks W. Equations for determining the gas and brine volumes in sea ice samples. J. Glaciol. 1983, 29 (102): 306–316.Назинцев Ю.Л., Дмитраж Ж.А., Моисеев В.И. Теплофизические свойства морского льда. Л.: Изд-во ЛГУ, 1988. 260 с.Nazintsev Yu.L., Dmitrazh Zh.A., Moiseev V.I. Teplofizicheskiye svoystva morskogo l’da. Thermophysical properties of sea ice. Leningrad: Izd. Leningradskogo gosudarstvennogo universiteta. Ed. Leningrad State University, 1988: 260 p. [In Russian].Логвина Е.А., Гладыш В.А., Кубышкин Н.В., Нестеров А.В., Виноградов Р.А. Оценка за­носимости подходного и морского каналов к порту в поселке Сабетта полуострова Ямал // Проблемы Арктики и Антарктики. 2012. № 4 (94). C. 105–118.Logvina E.A., Gladysh V.A., Kubyshkin N.V., Nesterov A.V, Vinogradov R.A. Estimation of the drift of the approach and sea channels to the port in the village of Sabetta on the Yamal Peninsula. Problemy Arktiki i Antarktiki. Arctic and Antarctic research. 2012, 4 (94): 105–118. [In Russian].Гладыш В.А., Логвина Е.А., Нестеров А.В., Кубышкин Н.В. Оценка интенсивности литоди­намических процессов в морском судоходном канале порта Сабетта // Инженерные изыскания. 2017. № 4. С. 36–77.Gladysh V.A., Logvina E.A., Nesterov A.V., Kubyshkin N.V. Evaluation of the intensity of lithodynamic processes in the sea navigation channel of the port of Sabetta. Inzhenernyye izyskaniya. Engineering survey. 2017, 4: 36–77. [In Russian].Лавров В.В. Деформация и прочность льда. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 210 с.Lavrov V.V. Deformatsiya i prochnost’ l’da. Deformation and strength of ice. Leningrad: Gidrometeoizdat. Hydrometeorological Publishing House, 1969: 210 p. [In Russian].Гладков М.Г., Петров И.Г., Федоров Б.А. Схема расчета предела прочности льда // Тр. ААНИИ. 1983. Т. 379. С. 75–88.Gladkov M.G., Petrov I.G., Fedorov B.A. Scheme for calculating the tensile strength of ice. Trudy AANII . Proc. of AARI. 1983, 379: 75–88. [In Russian].Методическое письмо по расчету пределов прочности льда / Под ред. В.В. Богородского. Л., 1983. 50 с.Metodicheskoye pis’mo po raschetu predelov prochnosti l’da. Pod red. V.V. Bogorodskogo. Methodical letter on the calculation of the strength of ice. Ed. V.V. Bogorodsky. Leningrad, 1983: 50 p. [In Russian].Timco G.W., Frederking R. M.W. Compressive strength of sea ice sheets // Cold Regions Science and Technonogy. 1990. V. 17 (3). P. 227–240.Timco G.W., Frederking R.M.W. Compressive strength of sea ice sheets. Cold Regions Science and Technonogy. 1990, 17 (3): 227–240.Von Bock und Polach R.U.F., Franz R.U., Ettemab R., Gralhera S., Kellnera L., Stendera M. The non-linear behavior of aqueous model ice in downward flexure // Cold Regions Science and Technology. 2019. V. 165. Paper 102775. doi.org/10.1016/j.coldregions.2019.05.001.Von Bock und Polach R.U.F., Franz R.U., Ettemab R., Gralhera S., Kellnera L. Stendera M. The non-linear behavior of aqueous model ice in downward flexure. Cold Regions Science and Technology. 2019, 165: 102775. doi.org/10.1016/j.coldregions.2019.05.001.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.