Чувствительность моделирования сезонного промерзания к расчетной модели теплопроводности снежного покрова

Abstract

Рассматривается связь результатов расчетов динамики температурного режима пород зоны аэрациис отепляющим влиянием снегового покрова. Для анализа этой связи используются две сопряженные модели – модель формирования и деградации снежного покрова в зимний период и модель тепловлагопереноса в ненасыщенных подстилающих породах зоны аэрации. Параметризация влияния снежного покрова, имеющего в каждый расчетный момент времени текущую среднюю плотность и мощность, на динамику температур подстилающих пород осуществляется за счет использования его удельного теплового сопротивления, зависящего от его текущей мощности и коэффициента теплопроводности. Коэффициент теплопроводности снежного покрова связывается с его плотностью с использованием шести различных опубликованных эмпирических зависимостей. Моделирование теплопереноса в промерзающих и протаивающих породах проводится на примере полевой площадки мониторинга теплового режима, расположенной на территории Звенигородской Биостанции МГУ. Показано, что широко известные зависимости дают сходные кривые динамики глубины сезонного промерзания, включая деградацию слоя сезонного промерзания в весенний период, при одинаковой динамике снежного покрова. Однако максимальная глубина проникновения нулевой изотермы значительно отличается для различных зависимостей. Протестированные шесть моделей разделились на три группы. Минимальное промерзание дают модель Стурма и модель эффективной среды. Среднее и достаточно слабо различающееся  друг от друга промерзание дают модели А.В. Павлова, Н.И. Сосновского и Джордана. Наибольшее значение глубины промерзания дает модель А.В. Павлова с температурной поправкой.