Вестник Кольского научного центра РАН. 2018, № 3.

Влияние естественных факторов на морфологию снежного покрова понимаются особенности строения одновозрастных слоев снежного покрова, обусловленные преимущественной ориентацией в пространстве и расположением кристаллов льда (зерен), жесткость связей между ними, а также объем и ориентация пор в снежном слое и наличие ледяных прослоек. Ранее был предложен параметр структуры, устанавливающий количественную связь между макро- и микрохарактеристиками снега: акустической сжимаемостью, плотностью, температурой и размером подвижных структурных элементов (например, радиус зерен) и их резонансной частотой [4], а также метод акустической стратиграфии [5-7]. Исследована тонкая структура спектров акустической эмиссии, возникающей при контактном разрушении снега в разновозрастных слоях снежного покрова при индентировании наконечниками простой и сложной формы. Использован комплексный подход, основанный на определении твердости снега, размеров ледяных зерен, температуры, плотности, а также регистрации акустических спектров в рабочем диапазоне от 15 до 25 000 Гц. Ранее была установлена нелинейная зависимость динамического модуля от плотности снега [5]. Этот факт имеет принципиальное значение, поскольку исключает использование плотности как параметра состояния снега. Причиной нелинейности, то есть зависимости характеристик снега от амплитуды напряжений, являются пластические деформации кристаллической решетки льда. Поэтому были выбраны акустические свойства, которые отражают текстуру снега в виде интегрального параметра. Основными естественными факторами, влияющими на морфологию снежного покрова, являются атмосферные осадки, включая дожди в приморских районах, суточная смена температуры воздуха, а также ветер, воздействие солнечных лучей и рельеф склона. Общеизвестно влияние этих факторов на формирование ледяных прослоек и последующее их воздействие на процессы тепло- и массопереноса. Можно было предположить, что ливневые дождевые осадки должны «оставлять» следы своего воздействия в виде своеобразных вертикальных воздушных каналов, по которым происходит интенсивный массоперенос влаги из нижних слоев в верхние. Разработка высокочувствительной аппаратуры и методики индентирования горизонтальных слоев в шурфах [4, 7], позволяющих «нащупать» вертикальную анизотропию текстуры снега в одновозрастном слое, послужила основой для реализации такой рабочей гипотезы. Принципиально новым в исследовании «вертикальной анизотропии» снежных текстур на горных склонах арх. Шпицберген было применение наконечников разной формы (крестообразной, ножевого и конического типа), что упрощало интерпретацию выполненных измерений. Материал и методики исследований Снежный покров рассматривается как слоистая конструкция, состоящая из разновозрастных слоев, обладающих разной структурой и текстурой, с учетом предыстории их формирования. Объект исследований — амплитудно-частотные характеристики спектров разрушения снега и его твердость в разновозрастных слоях снежного покрова. Базовые методики определения твердости снега описаны в работах [5, 6]. Принципиально новым методическим приемом было определение осевого усилия индентирования с помощью цифрового динамометра и применение наконечников сложной формы. Стратиграфические описания включали измерения толщины слоев, глубины их залегания, плотности снега, температуры вблизи межслоевых границ, макрофотосъемку кристаллов, а также измерения твердости снега и запись амплитудно-частотных спектров АЭ. Измерения выполняли в точках, отстоящих одна от другой на 10-20 см. Для записи сигналов АЭ применяли датчик типа KD 910 и измерительную акустическую линию с диапазоном частот от 50 Гц до 25 кГц, коэффициентом усиления 97 дБ [4]. Портативный твердомер собран на базе цифрового динамометра типа «Мегеон-030550». К штоку динамометра присоединяли (резьба) наконечники разных типов [7, 8] и пьезоакустические датчики (рис. 1). ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2018 (10) 171