Вестник Кольского научного центра РАН. 2018, № 3.

А. В. Сосновский, Н. И. Осокин Зависимость коэффициента теплопроводности от твердости снега Коэффициент теплопроводности, как и прочность снега, зависит от состояния контактов между кристаллами льда, поэтому при измерении термического режима разных слоев снега одновременно велись измерения его твердости с использованием цифрового динамометра «Мегеон 03005». В мждународной классификации для сезонно выпадающего снега за 2012 г. диапазон изменения твердости снега определяется по проникновению в снег зонда Хефели или с использованием ручного индекса прочности. По диапазону изменения твердости снега, которая измеряется зондом Хефели или ручным индексом прочности, снег по международной классификации делится на очень рыхлый (твердость 0-50 Н), рыхлый (50-175 Н), средний (175— 390 Н) и твердый (390-715 Н). Для очень рыхлого, рыхлого, среднего и твердого снега средние значения твердости по указанной классификации составляют 20, 100, 250 и 500 Н соответственно. Для установления соответствия между значениями твердости снега, измеренными динамометром «Мегеон» и зондом Хефели были проведены измерения твердости снега этими пенетрометрами. Результаты измерений и пересчета значений твердости снега, измеренной динамометром «Мегеон», в значения для зонда Хефели позволили определить характеристики твердости снега разного типа. К очень рыхлому по прочности снегу относились свежий снег, в том числе и свежий слежавшийся (через 1,5 суток), и глубинная изморозь. Рыхлый снег соответствовал рыхлому несмерзшемуся мелкозернистому снегу, свежему метелевому снегу и крупнозернистому (в том числе с очень крупными зернами — от 2 до 5 мм) снегу с огранными кристаллами, средний по прочности снег — мелкозернистому частично смерзшемуся снегу, твердый — средне- и крупнозернистому смерзшемуся. Такое деление соответствовало также измеренному ручному индексу прочности снега. После пересчета результатов измерений твердости снега на зонд Хефели значения коэффициента теплопроводности были распределены по группам в соответствии с твердостью снега. В результате были получены регрессионные зависимости коэффициента теплопроводности снега исходя из плотности снега — от очень рыхлого до твердого. Регрессионные зависимости коэффициента теплопроводности снега А плотностью р от 0,2 до 0,45 г/см3описываются следующими формулами [10]: • для очень рыхлого снега — А= 0,7398р - 0,0907; • для рыхлого — А= 0,4021р + 0,0674; • для среднего — А= 0,3824р + 0,1362, R2= 0,378; • для твердого — А= 0,4219р + 0,1922. Установлено, что при плотности снега 0,20-0,45 г/см3полученные зависимости охватывают основной диапазон изменения теплопроводности снега. Это позволяет оценить коэффициент теплопроводности и определить термическое сопротивление снежного покрова в полевых условиях путем измерения плотности и твердости различных слоев снега. Для применения полученных зависимостей в натурных условиях измеряются плотность слоев снега и их твердость или используется ручной метод измерения твердости и по эмпирическим формулам оценивается коэффициент теплопроводности А. Результаты проведенных исследований показали, что для снега плотностью 200 кг/м3значения коэффициента теплопроводности снега твердостью от очень рыхлого до среднего изменяются от 0,06 до 0,21 Вт/(м-К) соответственно. Для снега плотностью 300 (400) кг/м3 коэффициент теплопроводности снега твердостью от очень рыхлого до твердого изменяется в пределах 0,13-0,32 (0,21-0,36) Вт/( м-К). Таким образом, коэффициент теплопроводности для снега плотностью 200 кг/м3 и разной твердостью различается в 3-4 раза, для снега плотностью 300 кг/м3— в 2,5 раза и для снега плотностью 400 кг/м3— в 1,7 раза. 188 http://www. naukaprint.ru/zhurnaly/vestnik/