Ученые Института прикладной физики РАН и Арктического и антарктического научно-исследовательского института разработали способ дистанционного измерения толщины речного и озерного льда с помощью подводного акустического зонда. Исследование провели в лабораторных условиях в рамках полного цикла замерзания и таяния пресноводного льда.
Результаты исследования опубликованы в журнале JASA.
Зонд, установленный на дне, направлял к поверхности ультразвуковые импульсы частотой 200 кГц. Сигналы отражались от нижней и верхней границ ледяного покрова, после чего по разнице времени их возвращения рассчитывалась толщина льда.
Исследователи также определили скорость распространения звука во льду и коэффициент его затухания. Эти параметры различались на стадиях замерзания и таяния, что позволяет оценивать состояние ледяного покрова и отслеживать приближение весенних паводков.
На основе эксперимента ученые построили математическую модель отраженного акустического сигнала. Она позволяет рассчитывать толщину льда в широком диапазоне значений и может использоваться для автоматического мониторинга без бурения. Полученные данные могут применяться при оценке безопасности ледовых переправ и риска разрушения льда.
В исследовании также принимали участие сотрудники Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург), и Яньтайского института исследований прибрежной зоны (Китай).
«Преимущество подводного зонда состоит в том, что его работа не зависит от погодных условий и измерения продолжаются даже в период таяния, восполняя пробел в наблюдениях, который особенно критичен для прогнозирования паводков.
Разработанный нами метод зондирования льда позволяет вести непрерывный мониторинг в труднодоступных местах и в ситуациях, когда выход на лед опасен. Предложенная система позволит своевременно предупреждать государственные и частные организации об опасном истончении льда и помогать метеорологам оценивать региональное влияние глобального изменения климата и строить более точные прогнозы весеннего половодья. В дальнейшем мы планируем обработать результаты только что завершенной второй фазы лабораторного эксперимента с замораживанием соленого льда и получить алгоритм измерения толщины, который может быть применен для морского льда»,
— поясняет руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Юрий Титченко, кандидат физико-математических наук, заместитель заведующего отделом радиофизических методов в гидрофизике ИПФ РАН.
