Скорость образования льда: Безопасная толщина льда для рыбалки

Безопасная толщина льда для рыбалки

Край промоины влечет к себе рыболова-подледника, хотя опасность того, что вблизи открытой воды лед окажется явно непрочным, присутствует всегда. Условиями безопасного передвижения по льду являются знание рисков и надлежащее снаряжение. Приведенные здесь сведения обязательно помогут обеспечить Вашу безопасность.

Осенью первыми покрываются льдом мелкие озерки, а затем – прибрежные воды и неглубокие заливы озер. Замерзание водоемов происходит от берегов к плесам. Наиболее глубокие места могут оставаться не замерзшими еще месяц-два после того, как прибрежные участки уже покрылись льдом, поскольку большая водная масса остывает медленнее.

В море затягивание льдом архипелагов и открытых морских участков зависит как от продолжительности морозных периодов, так и от ветра и течений. В открытом море ледовый покров «живет» на протяжении всей зимы. Вследствие перемещения и растрескивания ледяных полей, между льдинами могут возникать коридоры практически лишенные льда, в которые рыболов — блеснильщик и рискует провалиться.

Содержание

1. Факторы влияющие на прочность льда
2. Передвижение по льду на транспорте
3. Возможные опасности
4. Оснастка для передвижения по льду

Факторы влияющие на прочность льда

Сначала лед образуется неравномерно, но по мере дальнейшего остывания воды он нарастает в спокойную погоду со скоростью 2,5 мм в сутки на один градус мороза. Если, например, температура воздуха составляет — 4 градуса, то можно сказать, что за сутки может образоваться лед толщиной в сантиметр.

Приведем для наглядности таблицу прироста льда, в зависимости от температуры окружающей среды.

	Толщина льда	Толщина льда	Толщина льда
Температура воздуха	< 10 см	10-20 см	20-40 см
	Прирост за сутки, см	Прирост за сутки, см	Прирост за сутки, см
-5	4	1,5	0,5
-10	6	3	1,5
-15	8	4	2
-20	9	6	3

Мнение эксперта

Александр Петрович

участник Чемпионата России по ловле на поплавочную удочку

Стоит учесть, что мутная или солоноватая вода замерзает хуже чистой и пресной, и, соответственно, прирост толщины льда происходит медленнее.

Большое влияние оказывают и другие факторы:

• глубина водоема;
• сила течения;
• толщина снежного покрова;
• сила ветра и т.п.

Мощность ледяного покрова обычно увеличивается со столь прямой зависимостью на небольших мелких озерках. В крупных озерах, не говоря уж о море, большая масса воды на глубоких участках замедляет замерзание и скорость нарастания мощности льда невозможно определить с берега.

Снег, ложащийся на прозрачный, толщиной один — два сантиметра ледок – это еще одна опасность для рыболова — блеснильщика. Уже небольшой слой снега замедляет нарастание льда или даже прекращает его полностью.

Если же снега наметет на первый лед как следует, то мощный снежный покров прижимает лед к поверхности воды. Через трещины на поверхность льда вытекает вода. Передвижение по льду при этом становится трудным и весьма опасным, поскольку лед может проломиться или даже растаять в воде под снегом.

Вода, вытекшая на лед, впитывается в снег, образуя слякоть. На этих слякотных участках после их замерзания возникают наледи. Несущая способность ноздреватого и хрупкого льда на участках наледи наполовину меньше, чем у обычного.

Разница температур между верхней и нижней поверхностью льда в особенности при резком похолодании обусловливает неравномерное увеличение ледяного покрова и образование полыней. Вода поднимается через полыньи на лед и замерзает. При потеплении замерзшая в полыньях вода препятствует расширению льдин до их исходного размера. В ледовом покрове возникают внутренние напряжения, которые выталкивают лёд на берег, вследствие чего создаются нагромождения льда, торосы.

Пятисантиметровый лед уже держит! Прочность льда следует измерять на ровном ледяном поле. Под человеком, идущим в одиночку, должно находиться, по меньшей мере, 5 см, а для езды на снегоходе толщина льда на ровном месте должна составлять 15 см. На автомашине по льду безопасно передвигаться только по отмеченным ледяным трассам.

Мнение эксперта

Александр Петрович

участник Чемпионата России по ловле на поплавочную удочку

Лед, образовавшийся в ветреную погоду, более хрупок, чем лед, возникший в штиль. Морской лед легче ломается, чем лед на пресных водоемах.

Трещины снижают несущую способность льда, даже если они и не являются сквозными. На краю трещины прочность льда составляет всего лишь 40 процентов от прочности сплошного льда. Прочность ледяного панциря в месте пересечения трещин и того меньше, и составляет всего четверть от исходной.

Прочность льда может и на небольшом расстоянии значительно меняться в зависимости от глубины, рельефа дна и течений. Поэтому пеший путешественник должен время от времени проверять толщину льда.

Передвижение по льду на транспорте

При езде по льду на снегоходе или на каком-нибудь ином средстве передвижения, на несущую способность льда, помимо его толщины, влияет возникающее от транспортного средства движение волн воды подо льдом. Прочность льда минимальна тогда, когда скорость транспортного средства выше, чем скорость опережающего движения волны.

При приближении к берегу скорость движения должна быть менее 20 км/час, а береговую линию следует буквально переползать как при возвращении, так и при съезде на лед. Следует остерегаться льда, который может просто висеть на прибрежных камнях. Скорость необходимо снижать также при сближении с другим снегоходом.

При езде друг за другом, сзади идущий снегоход подвергается большей опасности из-за волновых движений воды и льда.

Возможные опасности

Весенний лед опасен! Весной, при повышении температуры, во льду образуются вертикальные полости. Достоверных значений несущей способности льда с нарушенной структурой нет. Такой лед может и при толщине 30 см подвести рыбака — подледника.

Под снегом, набившимся в трещины и образовавшим теплоизолирующий сугроб, лед весной настолько слаб, что иногда просто полностью тает. Поэтому весной сугробы лучше обходить стороной.

Мнение эксперта

Александр Петрович

участник Чемпионата России по ловле на поплавочную удочку

Опасные ситуации часто складываются в теплые весенние дни, когда рыболовы — блеснильщики выходят на места лова еще в сумерках по крепкому от ночного мороза льду. Уже ко второй половине дня лед может ослабнуть настолько сильно, что рыболову часто даже трудно себе представить.

Именно по этой причине ежегодно и проваливается под лед громадное количество любителей зимней рыбалки!

Реки и проливы, а также устья рек и ручьев также представляют собой опасные места. В проливах течение усиливается, а если где-то на узком месте еще и дно повыше, то течение становится очень значительным. Течения в озерах зачастую съедают лед на оконечных участках мысов.

В море течение поддерживает движение прибывающей или отступающей воды. На мелководных и узких участках лед может значительно истончаться на протяжении всего лишь нескольких метров.

Непрочен лед и в местах расположения различных канализационных выпусков. Мосты, причалы и крупные камни особенно сильно нагреваются на весеннем солнце и могут быть причиной течений, вследствие которых лед поблизости от них ослабевает.

Опасные места в начале сезона могут представлять собой плохо замерзшие глубокие участки водоемов. Весной опасность опять таится у берега, где камыши, вода, стекающая с суши, и крупные камни способствуют увеличению хрупкости льда.

Весенние воды, бегущие поверх льда, разъедают старые рыбацкие лунки настолько, что в них может провалиться и человек. Также, чаще всего на небольших лесных озерах, я натыкался на подводные родники, которые особенно активны в марте-апреле. Кое-где следы на льду рассказывают о провалившемся под лед над таким родником и долго сражавшемся за жизнь прежде, чем выбраться на лед, лосе.

Лыжи хорошо держат на тонком льду, но если провалишься, то возникает реальная опасность для жизни. Финские санки тоже неплохо справляются с опасностью, поэтому на ненадежном льду лучше идти пешком и толкать сани. Слишком бодрый шаг скорее приводит к коварному месту.

Саамские сани (без полозьев) обезопасят путешественника, если сложить в них груз. В случае, если провалишься, то ледобур и тяжелый рюкзак не будут мешать выбираться из воды и уменьшается риск погубить свое снаряжение.

Оснастка для передвижения по льду

Для перемещения по льду самое надежное оснащение – это плавающий спасательный костюм. По своей плавучести, достаточно большой спасательный костюм способен удержать человека на поверхности, но при этом он пропускает воду.

Можно увеличить плавучесть, упаковав вещи прежде, чем положить их в рюкзак, в герметичные полиэтиленовые пакеты. Помните, что при этом рюкзак должен быть подвязан к поясу, иначе в воде он может подняться выше вашей головы.

Палка с металлическим наконечником – хорошее приспособление для проверки толщины льда. Палки – «спасалки» нужны для того, чтобы выбраться из полыньи. Звук свистка слышен дальше, чем крики. Для помощи товарищу пригодится 15-20-ти метровая веревка, а при переохлаждении поможет или даже спасет жизнь гипотермический мешок.

Формирование и разрушение льда — Рыбалка в Санкт-Петербурге и Ленинградской области

/ Cтатьи / Формирование и разрушение льда

---

Ледовый режим водоема — это циклы покрытия акватории льдом, неизменный каждый год. На водоемах Ленинградской области ледовый режим состоит из трех фаз: замерзание, ледостав и вскрытия водоёмов.

Для возникновения льда в водоёмах необходимо:
— небольшое переохлаждение воды, температура должна быть чуть ниже 0 °С, начиная с сотых долей и ниже;
— наличие ядер кристаллизации, которыми могут являться снежинки, льдинки, минеральные и органические взвеси;
— турбулентное перемешивание для отвода выделяющегося при кристаллизации тепла. Если перемешивания нет, то процесс кристаллизации прекращается.

В водоёмах образуется лед поверхностный и глубинный (внутриводный), кристаллизующийся не только на взвеси, но и на микроорганизмах, частицах песка, гальке и т. д. Температура замерзания снижается с глубиной и с увеличением минерализации.

К факторам, определяющим возможность образования ледовых явлений, относят:
• интенсивность теплоотдачи поверхности водоёма с наступлением холодов;
• величину теплоемкости водоема. Чем больше объём водной массы в водоёме, и чем он глубже, тем длительнее процесс его охлаждения;
• интенсивность перемешивания, связанная с транзитными течениями. Чем более проточен водоем, тем интенсивнее вынос тепла из глубинных слоёв к поверхности, в атмосферу.

Очень важным фактором образования ледяного покрова на водоёмах и наступления ледостава служит ветер. Чем сильнее ветер, тем интенсивнее теплоотдача в атмосферу вследствие испарения и турбулентного теплообмена с морозным воздухом. Перемешивание слоев воды ветром и волнами усиливает теплообмен и вынос теплых глубинных вод к поверхности, что тормозит процесс льдообразования. Интенсивное перемешивание увеличивает толщину слоя воды, в котором возможно образование ледяных кристаллов, всплывающих к поверхности воды (лёд имеет плотность на 10 % меньшую по сравнению с плотностью воды). Ветровое волнение разрушает образовавшиеся ледяные корки, чем замедляет формирование ледяного покрова.

Замерзание водоёмов.

При интенсивном теплообмене и охлаждении вод водоема, но при отсутствии ветра и перемешивания верхних слоем воды образуются первичные кристаллики льда в виде мелких иголочек. Когда вода покрыта ими, кажется, что на её поверхности разлит растопленный жир. Такое состояние водно- кристаллизованной смеси называют «сало». При продолжающемся морозе и безветрии кристаллики смерзаются. Образуется однородный прозрачный кристаллический лед, толщина которого довольно быстро увеличивается. За ясную и морозную ночь толщина такого льда может достичь 2-3 см. При этом, как правило, весь небольшой водоём замерзает единовременно. На крупных озёрах в такую погоду обычно покрываются льдом только мелководные заливы.

Кристаллический лёд в начале зимы наиболее прочный и при толщине 5 см выдерживает вес человека, а при 10 см — снегохода. В озёрах, покрывшихся льдом в морозную, штилевую погоду, подо льдом сохраняется обратная стратификация с относительно тонким подлёдным слоем воды, охлажденной до 0 °С. Если замерзание водоёма происходило в ветреную погоду с перемешиванием и более интенсивной теплоотдачей с водной поверхности, средняя температуры воды в водоеме зимой меньше.

При даже слабом ветре замерзание водоёма начинается с береговых отмелей, выхолаживающейся быстрее из-за малой глубины. Первичные кристаллики сбиваются к урезу и смерзаются, образуя полосы кристаллического льда — забереги, примёрзшие к береговому склону. С усилением мороза забереги расширяются, а открытая поверхность воды сокращается. На крупных и глубоких озёрах и водохранилищах замерзание длительно и проходит разновременно в разных районах.

В формировании ледяного покрова принимают участие всплывающие комья внутриводного льда (шуга) обычно грязно-белого цвета, снежура, образующаяся из снега во взволнованной, ещё не замерзшей водной поверхности. Неровность такого покрова увеличивается, если сильный ветер и колебания поверхности водоёма взламывают ещё не окрепший лед. Он дробится, и трущиеся друг о друга его кусочки превращаются в блинчатый лёд — дискообразные льдинки с выпуклым белым краем смерзшихся ледяных крошек.

Штормовым ветром взламывается и уже достаточно прочный лёд, льдины надвигаются одна на другую и смерзаются в торосы с наступлением менее ветреной, но морозной погоды.

На нагонных участках пологого берега из битого льда, шуги и частиц донного грунта в шторм образуются береговые ледяные валы.

Структура и деформации ледяною покрова.

Ледостав — период неподвижного ледяного покрова. В Ладожском озёре в теплую зиму с малой суммой отрицательных температур воздуха площадь ледяного покрова не превышает 50% площади акватории. В такие зимы теплозапас его водной массы наименьший вследствие особенно интенсивной теплоотдачи с большой открытой водной поверхности. В умеренно холодные зимы почти 100 %-ная покрытость льдом продолжается всего 2 месяца, а в суровые зимы она длится почти 3 месяца.

Скорость нарастания кристаллического слоя льда (вследствие кристаллизации воды на его нижней поверхности) зависит от его теплопроводности и того, насколько интенсивны теплопотери с ледяного покрова в атмосферу при морозе. Чем ниже температура воздуха и продолжительнее морозная погода, тем больше намерзает льда снизу, тем всё более толстым становится кристаллический лед на водоёме, увеличивается теплоизоляция воды под ним.

Как правило, ледяной покров неоднороден и имеет двух- или трёхслойную структуру и покрыт слоем снега неравномерной толщины и плотности. Под весом снега лёд прогибается, трескается, из трещин, рыбацких лунок и майн на лёд вытекает вода, смачивает нижний слой снега и в мороз замерзает. Так образуется водно-снеговой лёд, менее плотный и малопрозрачный белёсого цвета из-за включения пузырьков воздуха и пыли.

В оттепели талая вода с подтаивающего снежного покрова в последующие морозы превращается в снеговой лёд. Он по физическим свойствам сходен с водно-снеговым льдом, но отличается по химическому составу, подобному составу атмосферных осадков. Лёд этих двух видов имеет меньшую теплопроводность и отражающую способность, чем кристаллический лёд, что замедляет утолщение ледяного покрова.

Деформации ледового покрова.

Зимой лёд как любое твёрдое тело при охлаждении сжимается. Сжатие больше у верхней поверхности льда, где зарождаются морозные трещины. Нижняя поверхность льда крепко примерзает на мелководьях к грунтам вблизи уреза, поэтому с усилением мороза в трещинах происходит разрыв ледяного покрова, и в расширяющихся до 1-2 м трещинах образуется на воде корка молодого льда. При потеплении лед расширяется, трещины сдвигаются, вызывая торошение молодого льда. Торосы порой достигают высоты 0,5-1,5 м.

Кроме термических деформаций ледяного покрова на озёрах происходят и динамические деформации, вызванные сейшами (стоячими волнами, возникающими в замкнутых или частично замкнутых водоёмах) на открытой воде. На Ладожском озере неоднократно возникало по три трещины вдоль продольной оси и поперёк под действием многоузловой сейши, когда наибольшие изгибы ледяного покрова происходят в прибрежной зоне. При сильном морозе достаточно небольшого изгиба ледяного поля над пучностью сейши, чтобы он треснул.

Таяние льда в водоёмах.

Разрушение ледяного покрова, т. е. вскрытие замерзашего водоема, включает три стадии:

I стадия — таяние снежного покрова. Талая вода пропитывает снег, он темнеет, снижается величина отражающей способности поверхности водоёма, увеличивается поглощение суммарной солнечной радиации, что ускоряет таяние. Вода накапливается на льду, протаивают вдольбереговые трещины, заполняющиеся талой водой. Увеличение расхода воды в притоках приводит к подъему уровня воды в водоёме. Ледяной покров, освободившийся от снега, всплывает. Талая вода с него уходит под лёд. Вдоль берегов образуются закраины у скалистых крутых берегов и более широкие — на мелководьях.

II стадия — активное таяние ледяного покрова. Оно происходит на его верхней поверхности вследствие поглощения льдом солнечной радиации (большая величина радиационного баланса) и турбулентного теплообмена с более тёплым воздухом.

Подтаивает и нижняя поверхность льда вследствие конвективного перемешивания подлёдной воды с нижележащим слоем, нагретым днем проникающей сквозь лед солнечным излучением. Локально оно интенсифицируется динамическим перемешиванием в приустьевых зонах, куда поступают воды притоков. Плотностные течения, несущие теплоту и распространяющиеся из этих зон в подледном слое из-за малой минерализации и плотности вод речного половодья, усиливают подтаивание снизу ледяного покрова. Стаивание льда сверху и снизу уменьшает толщину ледяного покрова примерно на 30 %.

Одновременно таяние происходит внутри пористого водноснегового и прозрачного кристаллического слоев. Оно начинается вокруг содержащихся во льду частиц ионного состава. Образующиеся капли внутрилёдной солоноватой талой воды, поглощающие солнечное излучение, вызывают протаивание вертикальных канальцев диаметром 0,1-1,0 мм между ледяными кристаллами. Это увеличивает рассеяние и поглощение солнечного света в толще льда и ускоряет таяние. Канальца расширяются до 5 мм и более в диаметре, и внутрилёдная вода стекает под лёд, происходит его обессоливание.

Прочность ледяного поля уменьшается настолько, что любая даже небольшая на него нагрузка — ветровое пульсирующее давление сверху или сейшевые колебания воды снизу — разрывает ослабевшие связи между кристаллами льда. Лед рассыпается на отдельные кристаллы диаметром до 5-7 см и длиной 20-30 см и более. В эту стадию выход на лёд крайне опасен.

III стадия — таяние возникающих полей ледяных иглообразных кристаллов и еще не раздробленных льдин.

Оно происходит обычно быстро благодаря резкому снижению альбедо смеси воды и ледяных кристаллов, их механическому дроблению волнением и трением друг о друга. Из-за поглощения льдом солнечного излучения весной для его таяния и разрушения в водоёме достаточна в 5 раз меньшая сумма положительных температур воздуха, чем сумма её отрицательных значений зимой для формирования толщи ледяного покрова.

Вскрытие малых озёр, прудов и водохранилищ происходит практически одновременно на всей их акватории. В целом сроки начала ледостава и очищения ото льда озёр и водохранилищ — более поздние, чем на реках. Их запаздывание тем значительнее, чем больше размеры водоёма и меньше его проточность.

---

Другие статьи

02.03.2023. Текущая ледовая обстановка. Снимки Финского залива в высоком разрешении.

Обходы водоемов

18.12.2022. Снимки Ладоги IS-SAR.

Всё о ночной ловле со льда плотвы на Финском заливе

26. 12.2022. Снимки Финского залива в высоком разрешении.

16.03.2023. Текущая ледовая обстановка. Снимки Ладожского озера в высоком разрешении.

20.02.2023. Снимки Финского залива в высоком разрешении.

09.02.2023.Снимки Финского залива IS-SAR.

---

Озерный лед — Рост льда

Рост льда: от тонкого до толстого

Сводка:

Существует несколько довольно хороших методов прогнозирования роста льда. Один из них был разработан Джорджем Эштоном в 1989 году и основан на нулевых градусо-днях. Это хороший метод общего назначения, когда вы плохо чувствуете другие условия, кроме температуры. Второй метод, шведский метод, был разработан Мартином Айне (и другими?). Он использует комбинацию температуры воздуха, скорости ветра и радиационного охлаждения. Это наиболее точно для тонкого льда (до пары дюймов). Это удобно для того, чтобы угадать, сколько льда образуется за ночь или в следующие день или два.

Он описан в конце этой страницы.

Метод прогнозирования прироста льда Эштона

После того, как на озере образовался первый слой льда, он становится толще со скоростью, которая зависит от температуры воздуха, ветра, радиационного охлаждения, толщины ледяного покрова и любого снега или мороза. накопление на ледяном щите. Температуру определить проще всего. Градусо-дни замерзания (FDD) — это среднее количество градусов ниже нуля за 24 часа. Например, средняя температура в течение дня составляет 17 градусов, в этот день было пятнадцать FDD. Ледяной щит теоретически будет расти со скоростью примерно один дюйм на пятнадцать FDD, начиная со льда толщиной от 1/2 до 3 дюймов (по мере того, как лед становится толще, скорость роста уменьшается в результате теплового сопротивления льда). более толстый лед). Это основано на небольшом ветре, достаточно чистом небе и отсутствии снега/инея на льду. Если нет ветра или облачно, нарастание льда может быть значительно медленнее.

Например, начиная с 2-дюймового льда, если максимальная температура вчера была 22 градуса, а минимальная температура ночью была 12 градусов, среднее значение составляет 17 градусов, что дает 15 FDD за 24-часовой период.  Этот метод предполагает типичную облачность и дневную — профиль ночной температуры.  Лед должен быть примерно на дюйм толще, чем вчера.  Как объяснено ниже, существует ряд причин, по которым «ваши результаты могут отличаться». Даже тонкий слой снега или сильный иней резко замедляют скорость роста. всегда проверяйте сам лед, чтобы увидеть, что является правдой на земле.0005

 

Лед толщиной 27 мм (1,06 дюйма): недостаточно, чтобы оставаться на вершине. Ему требуется еще 1 мм, чтобы едва выдержать 175 фунтов.

 

Чтобы ледяной щит стал толще, он должен рассеивать 80 калорий на грамм воды, которая превращается в лед. радиационное охлаждение с поверхности льда. Обычно, когда лед тоньше 3 дюймов, скорость охлаждения ограничивается способностью воздуха над льдом передавать тепло. Тонкий лед при температурах, близких к нулю, утолщается быстрее всего при наилучших условиях радиационного охлаждения (ясное небо, низкая влажность).

Примечание. Толщина льда — не единственное, что влияет на несущую способность. В случае с холодным (полностью замороженным) льдом толщина во многом говорит о его прочности. Талый лед может быть немного слабее или намного слабее, чем холодный лед.

Ловля:

Прежде чем лед станет толстым, он должен «зацепиться», образуя первичный слой льда, который вырастает во что-то, на чем мы можем кататься на коньках, ловить рыбу, плавать и ездить. Есть несколько условий, поддерживающих ледовую ловлю:

 Наливная вода должна быть достаточно прохладной (обычно в диапазоне 35–37 градусов). Охлаждение основной массы воды коррелирует с глубиной воды. Ветер с низкими одиночными числами в течение нескольких часов часто является тем, что позволяет новому ледяному щиту сформироваться и выжить. См.: Физика льда для любителей льда , чтобы узнать больше об этом и многих других аспектах нарастания льда.

Как только объемная температура достигает 39 градусов или ниже (максимальная плотность), он конвективно стабилен, если нет ветра, перемешивающего воду. Поверхность воды охлаждается радиационным охлаждением, холодным воздухом при слабом ветре. На озере чаще всего образуется лед при слабом ветре, а также при более низкой температуре воздуха и ясном небе. В этом случае на радиационное выхолаживание приходится большая часть прироста льда. Ясное небо позволяет излучению отводить энергию от поверхности со скоростью около 70 ватт на квадратный метр. Это помогает создать тонкий переохлажденный слой, который обычно начинает образовывать лед при переохлаждении примерно на полградуса (F).

Чтобы на переохлажденном поверхностном слое образовались первые кристаллы, необходимо, чтобы что-то их зародило. Лед является лучшим зародышеобразователем для этого. Примеры включают снег и ледяной туман. Озерная вода также полна мелких отложений, бактерий и других веществ, которые могут выступать в качестве зародышей. Если погода умеренно холодная, безветренная и без снега, образуются крупные кристаллы (мало мест зарождения). Это называется незасеянный лед. Местами зародышеобразования, скорее всего, являются твердые частицы в воде. Если идет снег, на поверхности воды образуются мелкие кристаллы льда (множество мест зарождения ). Это называется засеянным льдом, а размер кристаллов первичного и вторичного льда невелик (обычно менее 1/2 дюйма)9.0005

Приведенные ниже графики основаны на формуле, предложенной Джорджем Эштоном в 1989 году. Она охватывает как тонкий, так и толстый лед. Решение Stephan, которому более 100 лет, хорошо работает с поправочным коэффициентом от 0,5 до 0,8 для более толстого льда или очень холодных условий, но значительно переоценивает скорость роста тонкого льда и менее суровых температур. Решение Стефана не учитывает теплопроводность воздуха над ледяным щитом, а формула Эштона учитывает. Не учитывают непосредственно радиационное охлаждение, солнечный нагрев, ветер, снежный покров и другие факторы, которые могут повлиять на скорость роста льда, однако с помощью поправочных коэффициентов они аппроксимируют действие некоторых из этих факторов. На следующих диаграммах показаны расчетные темпы роста для различных периодов времени. Это может быть удобно для приблизительной оценки роста с течением времени при постоянной температуре. Как всегда, фактические измерения толщины превосходят расчетные цифры.

 

Реальность сложнее. Температура редко остается постоянной более нескольких часов. Радиационное охлаждение в ясную ночь может быть основной частью охлаждающего эффекта (тонкий лед в этой ситуации растет при температурах выше точки замерзания). Угол наклона солнца является важным фактором, как и наличие или отсутствие солнца, особенно в конце сезона. Холодный ветер увеличивает теплоотвод с поверхности льда. Снег является очень эффективным изолятором и резко замедляет рост. Слякоть на поверхности или в виде слоя внутри ледяного щита (слоистый лед) останавливает рост на дне ледяного щита до тех пор, пока слой слякоти не замерзнет полностью.

Эти графики наиболее полезны для определения того, насколько сильно может вырасти ледяной щит за день или два при относительно постоянной температуре. Например, если у вас есть голый лед толщиной 2 дюйма, и в течение следующих двух полных дней он будет в среднем 10 градусов, лед, вероятно, вырастет примерно до 5 дюймов за это время. Как и во всем остальном, связанном со льдом, убедитесь, что вы измеряете то, что является правдой на земле (и не используйте свой грузовик в качестве инструмента для тестирования). Есть много причин, по которым он мог вырасти меньше, чем ожидалось, и не так много причин, по которым он мог позволить ему вырасти больше.

В связи с этим данные о температуре для нескольких смертельных случаев за сезон 2013 года показывают, что им предшествовало несколько дней температуры, которая держалась около точки замерзания. Многие важные подробности об инцидентах неизвестны, но вполне вероятно, что лед в этих обстоятельствах может медленно таять. Оттаивание в среднем происходит примерно на 30% быстрее, чем рост, что, вероятно, является частью этой истории.

Следующий график из статьи Эштона «Рост тонкого льда» показывает реальность по сравнению с рассчитанной оценкой. Верхние три строки — решение Стефана с поправочными коэффициентами 0,5, 0,7 и 1,0. Нижние три линии относятся к методу Эштона, при этом линии представляют различные значения объемного коэффициента теплопередачи от поверхности льда к воздуху значительно выше льда (Hia). Я использовал значение Hia, равное 20, при построении графиков, показанных выше, поскольку оно лучше всего представляет эмпирические данные. Это основано на условиях, подобных реке Святого Лаврентия. Если интересующий вас район менее ветреный, ожидайте более медленного нарастания льда. (Ветер в декабре-январе на реке Святого Лаврентия в среднем составляет около 9миль в час со средними порывами 22).

 

Большинство данных попадают в 2 раза от предсказанного значения при Hia=20. Крайние случаи при малой толщине (толщиной 1/4 дюйма, красная стрелка) замерзают быстрее, чем в среднем, почти в 10 раз. Это вполне может быть ситуация, когда температура немного ниже точки замерзания, а радиационное охлаждение является основным механизмом охлаждения. синие стрелки указывают на более низкие темпы роста, чем обычно. Возможно, этому способствуют солнечная погода, тихий ветер, облачное небо или снег. 

 

Шведский метод прогнозирования прироста льда:

Для получения более подробной информации о росте тонкого льда (менее пары дюймов) обратитесь к книге Мартена Айне «Физика льда для любителей льда» . Он дает следующие эмпирические правила роста тонкого льда в условиях отсутствия снега:

Сумма:

• 0,05 мм/ч для каждого отрицательного градуса (C) температуры воздуха
• 0,02 мм/ч для произведения скорости ветра (м/с) и отрицательной температуры воздуха
• 0,7 мм/ч при 100% чистом небе и ничего при полной облачности.

Например, если температура 32 градуса по Фаренгейту, нет ветра, а небо чистое, около 1/3 дюйма образуется за ночь (12 часов) только в результате радиационного охлаждения. Если небо облачное и спокойное, температура должна быть около 7 градусов (F), чтобы за 12 часов вырос 1/3 дюйма льда. Если облачно и дует ветер со скоростью 10 миль в час, температура должна быть 27 градусов. F вырастить 1/3 дюйма льда за 12 часов. Это предполагает, что на воде есть слой льда, достаточно толстый, чтобы отразить ветер со скоростью 10 миль в час. Если у вас ясное небо, низкие температуры (15 градусов по Фаренгейту) и ветер (15 миль в час), этот метод предсказывает, что примерно 1,8 дюйма льда вырастет за 12 часов.

 Подходы Эштона и Айне проще всего использовать, если вы поместите алгоритмы в электронную таблицу. Щелкните здесь, чтобы просмотреть электронную таблицу, настроенную для подхода Ajne (в формате .ods — OpenOffice).

Щелкните здесь для просмотра версии в формате Excel (.xls)

 

Дополнительная информация

Для более подробного обсуждения этого и других динамических процессов на льду я настоятельно рекомендую копию «Физика льда для любителей льда» автора Mårten Айне. Если вы дочитали до этого места в этой статье, у вас должна быть копия его книги.

Нажмите здесь, чтобы узнать больше о роли различных факторов в росте тонкого льда от Marten Ajne.

  Нажмите здесь, чтобы просмотреть статью Джорджа Эштона: Рост тонкого льда . Он был опубликован в WATER RESOURCES RESEARCH, VOL. 25, № 3, страницы 564–566, март 1989 г.

Чтобы ознакомиться с методом прогнозирования катания на коньках по льду, предложенным Яном-Эриком Густафссоном, см. запись в блоге от 24 января 2012 г. или посетите его Североамериканский сайт прогнозов.

 

Ссылка на статью о радиолокационной толщине льда в Канаде

 

Щелкните здесь для получения дополнительной информации о несущей способности.

 

 Боб

 

 

Как быстро ваше озеро замерзает?

Перейти к содержимому

Поиск:

В то время как большая часть восточной части Канады купается в необычно теплых, почти летних температурах, остальная часть страны, наконец, начала охлаждаться.

И, наконец, озера, реки, водохранилища, ямы и пруды замерзают и образуют хороший лед.

Но вот вопрос, который интересует всех, и то, что мы с Энгом обсуждали в субботней радиопередаче Outdoor Journal Radio Show. Сколько времени потребуется, чтобы на озерах образовался лед, прежде чем мы сможем безопасно путешествовать по ним и ловить рыбу?

Существует несколько высоконаучных методов и математических формул, которые можно использовать для прогнозирования роста льда на вашем любимом озере, и все они в основном основаны на одном контролирующем факторе, который называется градусо-дней замерзания 9.0136, который учитывает температуру воздуха, скорость ветра и что-то, что называется радиационным охлаждением .

Теперь самое интересное.

Чтобы определить градусо-дни с заморозками и скорость образования льда на вашем любимом озере, начните со средней температуры (в градусах по Фаренгейту) за последние 24 часа. Итак, предположим, что дневной максимум вчера был 30 F, а ночной минимум 20 F. Это означает, что средняя температура была 25 F. Теперь вычтите среднюю температуру (25 F) из точки замерзания воды (32 F). и мы получаем 7 градусо-дней с морозом.

С другой стороны, если бы максимальная температура днем ​​была 20 F, а минимальная температура ночью была бы 0 F, средняя температура была бы 10 F, что дало бы нам 22 градусо-дня с замерзанием ( 32 F – 10 F = 22 FDD). ).

Видите, как это просто?

Теперь, на основе проведенных исследований, после того, как на озере образовался тонкий слой льда, он обычно увеличивается со скоростью один дюйм / 15 градусо-дней ( FDDS ).

Итак, если вернуться к нашим примерам, то это означает, что в относительно теплый день, когда было 7 СЗД, за сутки озеро образовало примерно полдюйма льда. Но в гораздо более холодный день, когда мы испытали 22 FDD, размер озера составил около 1,5 дюймов.

Теперь нам нужно принять во внимание пару важных соображений, поскольку формула основана на слабом или умеренном ветре, отсутствии снега на земле и чистом небе. Все это помогает вытягивать тепло из воды и ускорять рост льда.

К сожалению, там, где я живу в Северо-Западном Онтарио, на озере Вудс, сейчас выпало более фута снега, и, как известно большинству людей, снег обеспечивает отличную теплоизоляцию, которая замедляет проникновение мороза и низких температур. Кроме того, многие наши дни в последнее время были безветренными и пасмурными. Таким образом, когда вы соблюдаете эти условия, даже при том же количестве градусо-дней с морозом скорость образования льда примерно вдвое снижается.

Наконец, вот последний факт, который вы захотите принять во внимание позже этой зимой, когда во многих частях страны у нас будет лед на озерах толщиной около трех футов и более. Толстый лед действует как глубокий снег, обеспечивая изоляцию и, таким образом, значительно замедляя образование новых слоев. Вот почему в высоких широтах Арктики и Антарктики, где зима длится почти круглый год, озера не промерзают до дна.

Итак, как скоро лед на вашем любимом озере, речке, речке, яме или пруду станет достаточно толстым, чтобы можно было спокойно путешествовать и рыбачить на нем? Подсчитайте количество градусо-дней с замерзанием, и вы быстро узнаете.