Суть акустической эмиссии.

В местах концентрации напряжений на ледниках образуются трещины. С одной стороны, они являются индикатором полей напряжений в ледниковом покрове, а с другой стороны, выделяющаяся упругая энергия при образовании трещин содержит информацию об особенностях движения льда.

В общем случае установить соответствие характеристик сигнала акустической эмиссии (АЭ) источнику и механизму разрушения льда пока не удается из-за отсутствия теоретических обоснований такого соответствия.

Однако эта корреляция может быть найдена экспериментально на основе стадийности пластической деформации и изменения акустических характеристик льда для наиболее простого случая – механических испытаний льда на сдвиг. Л. Голд первым установил по “характерному треску”, что трещины во льду при механических испытаниях возникают задолго (~0,6 σ* ) до достижения предельных напряжений (σ*). Этот эффект высвобождения накопленной упругой энергии в виде упругих волн напряжений был использован для разработки метода деформационной акустической эмиссии, который стал широко применяться в гляциологии, в том числе для исследований кратковременной ползучести льда.

В дальнейшем измеряемые параметры АЭ были существенно расширены. Регистрировали число импульсов и их амплитуды, а также анализировали спектральный состав акустических сигналов.

С помощью комплексных измерений стало возможно контролировать накопление микродефектов не только на стадии трещинообразования, но и во всем интервале напряжений, включая стадию упругого деформирования. Применение акустических методов к изучению микромеханики деформирования и разрушения пресноводного льда позволило получить ряд принципиально важных результатов.

Установлено, что переход от одной стадии деформаций к другой сопровождается накоплением деформационных дефектов, что вызывает резкое изменение акустических параметров льда. Количественно оценен размер этих дефектов и масштаб структуры для каждой стадии деформаций.

На основе выявленных закономерностей изменения акустических параметров при деформировании пресноводного льда и снега найден ряд новых технических решений. В данном исследовании основное внимание уделяется физическим аспектам акустических явлений и установлению их взаимосвязи со структурой и напряженно-деформированным состоянием льда. В качестве главного источника АЭ во льдурассматривается трещина в момент ее ускоренного роста и торможения, в качестве причины формирования трещины – локальные напряжения, не успевшие релаксировать в процессе ползучести.

Принято считать, что вид акустико-эмиссионных диаграмм при деформировании определяется многопараметрической зависимостью от условий нагружения, структуры и прочности льда, а также

типа доминирующих источников АЭ (движение и взаимодействие дислокаций, разрушение кристаллитов, образование и рост трещин.

6 слайд!!!Оптические характеристики природных льдов без существен­ных дефектов струк­туры характеризуются показателем ослабле­ния b в интервале 0,1—10 м ^-1 в види­мом диапазоне длин волн. В некоторых регионах при воздействии реального потока солнечного излучения во всем диапа­зоне 0,35—0,75 мкм регистрируемые значения показателя ослабления достигают десятков обратных метров, что обусловлено, прежде всего, уровнем загрязнения окружающей среды или высокой рассеивающей способностью. Измеренные значения альбедо достаточно чистых льдов (типа озерных) достигают примерно 10-20 %. Этот коэффициент отраже­ния превышает в 4—5 раз френелевское от­ражение от поверхно­стей, ограничивающих идеально однородную среду, но в несколько раз меньше отражения от снежных покровов, обладающих оптической неоднородностью. Поэтому в составе экспериментально измеренного альбедо следует выде­лять составляющую объ­емного отражения, а также дополнительные компоненты, связанные с отражением от облучаемой поверхности и подложки (основания), на ко­торой расположена прослойка из снега или льда. Визуально опреде­ляемые дефекты структуры для замутненного (так назы­ваемого белого льда) способ­ствуют увеличению значения пока­зателя ослабления в несколько раз, т. е. вклад рас­сеивающих эффектов в ослабление проникающей радиации, по крайней мере, сравним с потерями на поглощение. Например, для снежно-фирно­вых покровов показатель ослабле­ния достигает 30—60 (1/м) (для метелевого и свежевыпавшего снега). Альбедо по­добных массивов достигает предельных значений, близких к 98 %.

6 слайд!!! Таяние и отступание ледников. Мощность ледников увеличивается благодаря аккумуляции снега и сокращается под влиянием нескольких процессов, которые гляциологи объединяют общим термином "абляция". Сюда входят таяние, испарение, возгонка (сублимация) и дефляция (ветровая эрозия) льда, а также отел айсбергов. И аккумуляция и абляция требуют весьма определенных климатических условий. Обильные снегопады зимой и холодное облачное лето способствуют разрастанию ледников, тогда как малоснежная зима и теплое лето с обилием солнечных дней оказывают противоположный эффект. Если не считать отел айсбергов, таяние - наиболее существенный компонент абляции. Отступание конца ледника происходит как в результате его таяния, так и, что более важно, общего уменьшения мощности льда. Таяние прибортовых частей долинных ледников под влиянием прямой солнечной радиации и тепла, излучаемого бортами долины, тоже вносит значительный вклад в деградацию ледника. Как это ни парадоксально, но и во время отступания ледники продолжают двигаться вперед. Так, ледник за год может продвинуться на 30 м и отступить на 60 м. В итоге длина ледника уменьшается, хотя он продолжает двигаться вперед. Аккумуляция и абляция почти никогда не находятся в полном равновесии, поэтому постоянно происходят колебания размеров ледников. Отел айсбергов - особый тип абляции. Летом можно наблюдать мелкие айсберги, мирно плавающие по горным озерам, расположенным у концов долинных ледников, и огромные айсберги, отколовшиеся от ледников Гренландии, Шпицбергена, Аляски и Антарктиды, - это зрелище внушает благоговейный страх. Ледник Колумбия на Аляске выходит в Тихий океан фронтом шириной 1,6 км и высотой 110 м. Он медленно сползает в океан. Под действием подъемной силы воды при наличии крупных трещин обламываются и уплывают огромные глыбы льда, не менее чем на две трети погруженные в воду. В Антарктиде край знаменитого шельфового ледника Росса граничит с океаном на протяжении 240 км, образуя уступ высотой 45 м. Здесь формируются огромные айсберги. В Гренландии выводные ледники тоже продуцируют множество очень крупных айсбергов, которые уносятся холодными течениями в Атлантический океан, где становятся угрозой для судов.
ледники распространены и в настоящее время, но, как и на западе США, в плейстоцене они были гораздо крупнее.

7 слайд!!

• ⇐ Назад
• 12