УДК 551(06) Моделирование физических процессов в окружающей среде О.В. НАГОРНОВ, Е.С. СОКОЛОВ Московский инженерно-физический институт (государственный университет) ВАРИАЦИИ СТРУКТУРЫ СНЕЖНО-ФИРНОВОЙ ТОЛЩИ ЛЕДНИКОВ В работе исследовано влияние параметров теории Монина-Обухова, входящих в постановку условия на границе снег-атмосфера, на процесс формирования снежно-фирновой толщи (СФТ). Ледники формируются в результате превращения свежевыпавшего снега в фирн, а затем в сплошной лед. Исследование внутренней структуры ледников позволяет изучать климат прошлого и предсказывать его термодинамическое состояние в будущем. Ранее была представлена одномерная модель СФТ, позволяющая моделировать образование годовых слоев в ледниках [1]. В настоящей работе проведено исследование влияния параметров, которые входят в постановку краевого условия на границе снег-атмосфера, на структурные изменения СФТ. Анализ основан на теории подобия Монина-Обухова. В общем виде это условие можно записать следующим образом [2]: k f T x s (T K x 0 )4 a TaK (1 ) I (t ) Fsens Flat , 4 x 0 где Fsens и Flat – турбулентные потоки явного и скрытого тепла, TaK – температура воздуха в градусах Кельвина на высоте измерений (2 метра), – температура на границе СФТ в градусах Кельвина, – постоянTK x 0 ная Стефана-Больцмана, s и a – излучательная способность снега и атмосферы соответственно, – альбедо поверхности СФТ. Fsens a c p Cl ua T K 0.622 esat Flat a Cl Lsub ua p x 0 TaK 0.622esat , p a x 0 где a – плотность воздуха на высоте 2 м., c p – теплоемкость воздуха, ua – скорость ветра на высоте 2 м., Lsub – удельная теплота сублимации, ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 5 116 УДК 551(06) Моделирование физических процессов в окружающей среде esat – насыщающее давление водяного пара, p – давление воздуха, Cl – коэффициент переноса. Cl k2 , [ln( x xsurf ) m ( x l )][ln( x xsurf ) h ( x l )] где k – постоянная Кармана, x – высота измерений (2 м.), xsurf – параметр шероховатости, l – длина Монина-Обухова, m и h – универсальные функции. u*3 T K a c p x 0 l , kgFsens Температура, C где u* – скорость трения, g – ускорение свободного падения. В данное граничное условие 0 входят несколько параметров: альбедо поверхности СФТ, температура и давление воздуха, ско-2 рость ветра. Для изучения их влияния на результаты моделирования СФТ была проведена серия -4 численных расчетов с использованием данных, полученных на леднике Григорьева в период с 1991 Exeperiment -6 Albedo 75% по 2003 годы, а также данные меAlbedo 95% теостанции расположенной рядом. На рисунке приведен график зави-8 0 5 10 15 20 симости температуры СФТ от глуГлубина, м бины при различных значениях альбедо поверхности СФТ. 25 Список литературы 1. Sergienko O.V., Sokolov E.S., Nagornov O.V. A one dimensional model for the annual snow-firn layer structure // Научная сессия МИФИ-2003. Cб. науч. тр. В 13 т. М.: МИФИ, 2003. Т. 5. С. 78-79. 2. Jordan R., Andreas E. Heat budget of snow-covered sea ice at North Pole 4 // Journal of geophisical research. 1999. Vol. 104. № C4. Р. 7785-7806. ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 5 117