Расчетная глубина промерзания: СНИП Стаьи про винтовые сваи в Нижневартовске

Вы можете увидеть еще одну интерактивную карту, на которой показаны линии замерзания по штатам, наведя указатель мыши на штат.

Некоторые уравнения позволяют оценить или предсказать глубину линии промерзания. К сожалению, это расчеты уровня кандидата наук, как, например, это Прогнозное моделирование замерзания и оттаивания морозоустойчивых почв.

Некоторая информация и данные, которые используются для расчета глубины промерзания или оттаивания, включают 

• Максимальная дневная температура воздуха
• Минимальная суточная температура воздуха
• Расчетная температура поверхности покрытия (для дорог с твердым покрытием)
• Глубина промерзания
• Константа регрессии
• Средняя измеренная глубина промерзания

Лучший способ узнать уровень промерзания для вашего региона — позвонить в местное агентство строительных норм и правил. У них будет самая точная информация.

Мерзлый грунт может быть твердым, как бетон. Вручную лучше всего пробить верхний слой киркой, но она будет очень медленной и непрактичной для длинных траншей. Существуют различные варианты двигателей для Bobcat, экскаваторов-погрузчиков и экскаваторов. Тем не менее, мерзлый грунт является тяжелым испытанием для машин и их операторов.

Например, для прорезания мерзлого грунта цепной землеройной машине требуются твердосплавные зубья, стоимость которых составляет около 5 долларов США. Подрядчики сообщают, что замена 90 зубов в день не редкость, стоит 450 долларов. Замена всей цепи может стоить 1500 долларов плюс трудозатраты и время простоя.

Лучше всего сначала оттаять землю, используя одеяла для оттаивания земли.

Холодная погода может иметь серьезные негативные последствия для строительных работ, рытья траншей, работы на кладбище и т. д. Лучшим решением для быстрого оттаивания мерзлого грунта являются грунтооттаивающие одеяла Powerblanket.

Одеяло для оттаивания грунта имеет нагревательные элементы, которые нагреваются до 150°F (65,5°C), и использует стандартную электрическую вилку. Тепло проникает на глубину от 12 до 18 дюймов каждые 24 часа, в зависимости от температуры почвы и окружающей среды.

Изолированные бетонные покрытия отличаются от покрытий для оттаивания грунта, поскольку они не имеют нагревательных элементов. Они просто задерживают окружающее тепло в земле и уменьшают передачу тепла от воздуха к земле.

Строительные проекты не могут позволить себе ждать, пока оттает земля. Пробираться сквозь затвердевшую ото льда землю тяжело и человеку, и машине. Одеяла для оттаивания грунта Powerblanket экономят много часов труда. Например, на одном кладбище в Айдахо глубина промерзания грунта составляла 14 дюймов. Использование Powerblanket для оттаивания земли сэкономило часы копания. Кроме того, они могли скатать дерн и использовать его повторно, сэкономив 100 долларов на могиле.

Одеяла для оттаивания грунта Powerblanket бывают разных размеров, которые вы можете сравнить здесь.

Время — деньги. Не тратьте время на ожидание, пока земля оттает. Powerblanket вас прикроет.

Одеяла с подогревом для оттаивания земли

Глубина линии промерзания: 5 вещей, которые должны знать все домовладельцы

Фото: istockphoto.com

Установка забора, террасы, постоянной беседки или новой мастерской требует знания разрешений и строительных норм. Другой важной частью строительства чего-либо на фундаменте является понимание глубины линии промерзания, чтобы гарантировать, что конструкция прослужит долгие годы и не поддастся структурным повреждениям, которые могут быть вызваны морозным пучением.

Хотя концепция линии промерзания универсальна, фактическая глубина линии промерзания меняется в зависимости от местоположения. Содержание почвы, влажность и средние температуры в течение года влияют на линию замерзания. Перед планированием проекта важно узнать точную требуемую глубину промерзания из ваших местных строительных норм и правил. Выделение этого времени на планирование поможет убедиться, что у вас есть нужное количество материала и что фундаменты можно надежно установить в землю ниже линии промерзания.

См. также: Что нужно и что нельзя делать при установке столба для забора

Необходимо понимать, что такое линия промерзания и как определить глубину промерзания, чтобы понимать риски, связанные со строительством зданий или других сооружений. Земля содержит влагу, которая используется растениями и животными для жизни и процветания, однако с наступлением холодов грунтовые воды начинают замерзать и расширяться, выталкивая и раздавливая предметы, находящиеся в замерзшей грязи.

Линии промерзания обычно определяются влажностью и содержанием почвы, а также средними температурами в регионе. Проверка точной глубины зависит от инструментов, известных как морозостойкие трубки, которые состоят из небольшой полой трубки, которая вставляется в просверленное отверстие в мерзлой земле. Тестеры помещают в трубку пакет с водой с измерительными индикаторами и определяют глубину по линии, на которой вода замерзает. Всегда обращайтесь к местным строительным нормам, чтобы узнать утвержденную глубину для установки фундамента.

istockphoto.com

Погода в Соединенных Штатах непостоянна, поэтому имеет смысл только то, что более холодные районы страны будут иметь другую глубину промерзания, чем более теплые районы страны. Имея в виду эту изменчивость, необходимо проверить местные строительные нормы и правила, а также карты глубины промерзания, чтобы получить точное представление о том, насколько глубоко вам нужно будет копать для установки оснований настила, столбов забора и фундаментов.

Для получения точной и актуальной информации о текущем уровне замерзания в вашем районе Национальная метеорологическая служба предоставляет карту глубины заморозков по всей стране, на которую можно ссылаться, введя свой адрес или почтовый индекс. Просто имейте в виду, что эта карта показывает только текущую глубину промерзания, поэтому, если ее проверить в середине лета, в большинстве мест не будет заморозков. С другой стороны, есть много карт глубины линии промерзания, которые отображают этот средний максимум линии промерзания для региона.

Когда столбы, фундаменты, фундаменты и другие опоры устанавливаются выше линии промерзания, конструкции становятся уязвимыми для значительных повреждений, которые могут быть вызваны морозным пучением. Морозное пучение возникает, когда вода в почве замерзает и расширяется, образуя карман льда, называемый морозной линзой. Эта линза выталкивает грязь, камни и любые другие объекты вверх по мере их постепенного расширения. Результатом является хаотическое движение затвердевшей земли, сила которой достаточна для того, чтобы согнуть столбы, сломать скалу и сдвинуть фундамент всего здания.

Даже после того, как морозоустойчивая линза растает, позволяя грязи вернуться на место, конструкция, скорее всего, останется неуравновешенной и поврежденной. Тем не менее, установка структурных опор в точке, по крайней мере, на 2 фута ниже максимальной глубины промерзания, обеспечивает анкерное крепление, помогающее предотвратить сдвиг конструкции вверх и ее положение.

Связанный: Когда дымоход наклоняется, под ним скрывается проблема с фундаментом

Существует множество ресурсов, которые можно проверить, чтобы определить среднюю линию промерзания для конкретного города, штата или региона, хотя важно отметить, что основным ориентиром для строительных проектов должны быть местные строительные нормы и правила. Эти правила, в том числе о глубине промерзания, тщательно обновляются, чтобы предоставить наилучшую информацию широкому кругу специалистов в этой области, чтобы коммерческое, промышленное и жилое строительство соответствовало ограничениям безопасности, установленным местными органами власти и штат.

Учитывая, что для большинства строительных проектов, на которые может повлиять линия промерзания, требуется разрешение на строительство, проверка глубины промерзания не должна быть проблемой. Просто запросите информацию при подаче заявки на разрешение или проверьте местные строительные нормы и правила на веб-сайте правительства.

istockphoto.com

На стадии планирования проекта лучше всего определить глубину локальной линии промерзания и ее влияние на конструкцию. Некоторые проекты можно завершить, не задумываясь о линии промерзания, например, построить полупостоянную беседку, которая находится во внутреннем дворике или на террасе. Тем не менее, для проектов, которые имеют структурные опоры в земле, глубина линии промерзания является ключевым фактором, который необходимо учитывать при планировании.

Задачи, на которые может повлиять глубина линии промерзания, включают строительство нового настила, установку забора, установку подпорной стены или заливку фундамента для мастерской. В то время как морозные пучения могут смещать землю только на несколько дюймов каждый год, это может привести к трещинам в фундаменте, расколотым столбам забора и небезопасным настилам, если опоры не установлены ниже линии промерзания, чтобы предотвратить значительное движение в зимние месяцы.

Связано: 7 важных вещей, которые нужно знать о ремонте столбов забора

istockphoto.com

Неглубокие фундаменты с защитой от мороза | Национальные центры экологической информации (NCEI)

Защищенный от мороза мелкозаглубленный фундамент (FPSF) является практической альтернативой более глубоким и дорогостоящим фундаментам в холодных регионах с сезонным промерзанием грунта и возможностью морозного пучения. FPSF включает в себя стратегически размещенную изоляцию для увеличения глубины промерзания вокруг здания, что позволяет использовать фундамент до 16 дюймов даже в самых суровых климатических условиях (см. Рисунок 1). Этот метод широко использовался в странах Северной Европы, где за последние 40 лет было успешно построено более миллиона домов FPSF. Скандинавия считает FPSF стандартной практикой для жилых зданий.

Индекс замерзания воздуха (AFI) является общепринятым показателем для определения степени замерзания в зимний сезон. Значения AFI представляют собой сезонную величину и продолжительность температуры воздуха ниже точки замерзания и могут использоваться для оценки максимальной глубины промерзания, что полезно для определения глубины строительства мелкого фундамента.

Точная оценка максимальной глубины промерзания грунта является одним из важных факторов, влияющих на затраты на строительство и строительство фундамента. Данные и карты AFI были рассчитаны с использованием данных о температуре 1951–1980 и 1981–2010 климатические нормы.

Предостережение при использовании значений AFI: При использовании этих данных следует учитывать топографическую изменчивость, близость к водоемам и влияние городской жары. Для этих местоположений или если планируемая строительная площадка не расположена рядом со станцией, имеющей данные AFI, рекомендуется использовать комбинацию карты AFI и наиболее репрезентативных значений AFI города(ов).

Карты

Данные о температуре с 5600 станций использовались для интерполяции 100-летнего периода повторяемости AFI для континентальной части США. Всего 4984 станции (синие) рассчитали значения периодов повторяемости для периода 1981–2010 гг., а остальные станции (красные) указывают местоположения, которые были «слишком теплыми» для расчета значений периодов повторяемости.

• Распределение станций за нормальный период 1981–2010 гг.
• Индекс замерзания воздуха, оценка 100-летнего периода повторяемости, соседние США

Таблицы данных

Публикация таблицы данных содержит перечень станций и список станций с конкретным значением 100-летнего периода повторяемости, расположенным в крайнем правом столбце. Другие столбцы в таблице содержат меньшие периоды повторяемости и перечислены для целей сравнения или других приложений. Используйте в этой публикации только 100-летний период повторяемости для FPSF. Кроме того, этот файл Readme AFI содержит дополнительную документацию по перечисленным ниже таблицам AFI.

• Инвентаризация индекса воздушной заморозки
• Периоды возврата индекса воздушной заморозки

Документация

В публикации ниже содержится методология, использованная для расчета 100-летнего периода повторяемости AFI за период 1981-2010 гг.

• Расчет и оценка индекса замерзания воздуха для периода климатической нормы 1981–2010 гг. в Соединённых Штатах Америки

Карты

В этих анализах карт используются данные из 3110 городов для интерполяции 100-летнего периода повторяемости AFI для континентальной части США, Аляски, Гавайев и Пуэрто-Рико. Таблицы данных содержат фактические значения AFI за 100-летний период повторяемости для этих городов.

• Индекс замерзания воздуха, оценка 100-летнего периода повторяемости, США
• Индекс замерзания воздуха, оценка 100-летнего периода повторяемости, Аляска
• Индекс замерзания воздуха, упрощенный анализ 100-летнего периода год Период повторяемости

Таблицы данных

Публикация таблицы данных содержит список городов с конкретным значением 100-летнего периода повторяемости, расположенным в крайнем правом столбце. Другие столбцы в таблице содержат меньшие периоды повторяемости и перечислены для целей сравнения или других приложений. Используйте в этой публикации только 100-летний период повторяемости для FPSF.

• Периоды повторяемости индекса замерзания на воздухе и соответствующие вероятности
• Таблица периодов повторяемости индекса замерзания на воздухе и связанные с ним вероятности
• Сезонные данные индекса замерзания на воздухе
• Таблица сезонных данных индекса замерзания на воздухе

Техническая публикация

Статистика индекса замерзания воздуха для США (DSI9712D)

Национальная ассоциация домостроителей предоставляет дополнительную информацию о FPSF, которая более подробно описывает эту технологию, на своем веб-сайте. В 2001 г. Американское общество инженеров-строителей и Международный совет по нормам и правилам утвердили ASCE 32-01 для ссылки в дополнениях 2002 г. и изданиях 2003 г. к Международным строительным кодексам и Международным жилищным кодексам. Комитет по стандартам состоял из людей из разных областей, включая инженерно-консалтинговые, исследовательские, испытательные, производственные, строительные, образовательные, правительственные и частные практики.

Температура окружающей среды – под землей

Температура окружающей среды — под землей

Морозная глубина

Глубина промерзания может быть довольно точно рассчитана, поскольку она обычно напрямую связана с количеством градусо-дней замерзания для данного географического местоположения. Точная глубина промерзания будет варьироваться в зависимости от конкретного типа и состояния почвы, высоты над уровнем моря, а также других переменных. На следующей карте показано количество градусо-дней с морозом в Канаде по зонам. Он предоставлен Министерством окружающей среды Канады. В приведенной ниже таблице указана средняя глубина промерзания в метрах для любого заданного количества градусо-дней с замерзанием. Сверившись с картой, а затем с таблицей, можно получить среднюю глубину промерзания.

Нормальный индекс замерзания в градусо-днях

Индекс замораживания Градусо-дни	Приблизительно Морозная глубина в метрах	Индекс замораживания Градусо-дни	Приблизительно Морозная глубина в метрах	Приблизительно Морозная глубина в футах
400	0,66	2000	1,98	6,5
450	0,71	2050	2,01	6,6
500	0,76	2100	2,04	6,7
550	0,81	2150	2,07	6,8
600	0,86	2200	2. 10	6,9
650	0,91	2250	2,13	7,0
700	0,96	2300	2,16	7.1
750	1,00	2350	2,19	7,2
800	1,05	2400	2,22	7,3
850	1,09	2450	2,25	7,4
900	1,14	2500	2,28	7,5
950	1,18	2550	2,31	7,6
1000	1,21	2600	2,34	7,7
1050	1,25	2650	2,36	7,7
1100	1,29	2700	2,39	7,8
1150	1,32	2750	2,42	7,9
1200	1,36	2800	2,45	8,0
1250	1,39	2850	2,48	8. 1
1300	1,43	2900	2,51	8,2
1350	1,47	2950	2,52	8,3
1400	1,50	3000	2,54	8,3
1450	1,54	3050	2,56	8,4
1500	1,57	3100	2,59	8,5
1550	1,62	3150	2,62	8,6
1600	1,66	3200	2,64	8,7
1650	1,70	3250	2,67	8,8
1700	1,74	3300	2,69	8,9
1750	1,78	3350	2,72	8,9
1800	1,82	3400	2,74	9,0
1850	1,86	3450	2,77	9,0
1900	1,90	3500	2,79	9. 1
1950	1,94	и более	2,80	9,2

Температура почвы

Температура почвы на данной глубине будет варьироваться в зависимости от типа почвы, содержания влаги и т. д. Следующая таблица, предоставленная Министерством окружающей среды Онтарио, может использоваться в качестве приблизительного руководства для определения температуры почвы. Обратитесь к приведенной ниже карте, чтобы получить градусо-дни с индексом промерзания для изучаемой местности, а затем постройте график, чтобы получить приблизительную температуру почвы на заданной глубине.

Соответствующие ссылки

• Национальный архив климатических данных и информации
• Канадские климатические нормы или средние значения за 1971–2000 годы
• Канадские климатические данные

Программа Frost Tube

Протокол морозильной камеры

PDF версия

Назначение

Для контроля времени и глубина промерзания почвы на участке Frost Tube или на указанном исследовательском участке GLOBE.

Обзор

Студенты будут строить Морозостойкая трубка, которая вставляется в отверстие в нетронутом и неуплотненном грунте. В холодные месяцы учащиеся измеряют глубину, на которой вода в морозе Трубка замерзла, что указывает на то, что окружающая почва также замерзла.

Результаты учащихся

Студенты смогут,

• Наблюдать когда замерзает вода в трубке Frost
• Собрать и анализировать данные, связанные с промерзанием почвы, чтобы понять, как почва температура и влажность совпадают со сменой сезонов в разных биомы .
• изучить отношения между воздухом, почвой и вечной мерзлотой
• Общаться результаты проекта с другими школами GLOBE
• Сотрудничать с другими школами GLOBE (в вашей стране или других странах)
• Поделиться наблюдения путем отправки данных в архив GLOBE
• Сравнить сроки и глубина промерзания почв в различных регионах вокруг мир
• Предсказать сроки и глубина промерзания для предстоящих сезонов (дополнительно)

Научные концепции

Науки о Земле и космосе

• Некоторые В регионах мира существуют циклы замерзания/оттаивания, и они происходят сезонно. В других регионах таких циклов нет, так как почва никогда не промерзает и не промерзает. оттаивает.
• Вода проникает в почву и промерзает на определенных глубинах в течение сезонных циклы.
• В зависимости от географического положения тестируемого грунта, немного воды в грунте может никогда не оттаять и не замерзнуть.
• Вода циркулирует в почве, изменяя свойства как почвы, так и вода.
• глубина снега и/или органические материалы (мох, опавшие листья и т. д.) могут повлиять на как глубоко промерзает почва.

Науки о жизни

Температура почвы будет влияют на тип жизни, растущей на нем и в нем, и на то, как он растет. (Организмы функции связаны с окружающей их средой.)

Тип растительности, произрастающей на почва может влиять на то, насколько глубоко почва промерзает и оттаивает, а также на скорость, с которой он замерзает и оттаивает. (Организмы меняют среду, в которой они живут.)

Способности к научным исследованиям

Используйте соответствующие инструменты и методы, включая математику, для сбора, анализа и интерпретации данных.

• Разработка описания и предсказания с использованием фактов.
• Распознать и проанализируйте альтернативные объяснения.
• Общаться процедуры и пояснения.

Время

Строительство морозостойкой трубы: 12 часов

Выбор места, настройка и установка Frost Tube: 1 — 2 часа

Посещений сайта и с сайта: 10 минут (5 минут до места и 5 минут обратно)

Время чтения измерений: 5 минут

Уровень

Все

Частота

Глубина промерзания грунта измерено в одно и то же время суток (предпочтительно в пределах одного часа солнечного полудня) один раз неделю, начиная с приближения температуры воздуха к нулю (0С).

Материалы и инструменты

Фрост Полевое руководство по определению места пробки

Фрост Лист определения трубного участка

Фрост Руководство по работе с трубками при температуре воздуха выше -20 C

Фрост Полевой справочник по трубам при температуре воздуха ниже -20 C

Мороз Паспорт трубки

GPS Руководство по протоколу (при использовании нового сайта)

GPS Лист данных протокола (при использовании нового сайта)

GPS приемник (при использовании нового сайта)

Почвенный шнек (необходим один раз для монтаж)

Мороз трубка (см. Конструкция прибора и Установка для получения инструкций по сборке и установке трубки Frost Tube)

Подготовка

Выберите сайт для установка морозостойкой трубки. В идеале сайт должен находиться в относительно ненарушенная и неуплотненная почва в естественной растительности и в пределах 30 метров от ваш сайт изучения атмосферы, если он у вас есть. Обратитесь в соответствующие органы для безопасности при копании грунта на выбранном участке.

Получить показания GPS Место исследования протокола Frost Tube.

Предпосылки

ГЛОБУС GPS-протокол

Рекомендуемый

GLOBE Протокол температуры почвы

GLOBE Протокол характеристики почвы

GLOBE Атмосферный протокол (температура воздуха и почвы; осадки)

Введение

Почему учеба заморожена Земля?

Температура почвы является важным измерением для понимания, поскольку оно влияет на микроклимат, рост растений, сроки распускания почек или листопада, скорость разложения органического материала и других химических, физических и биологические процессы, происходящие в почве. В общем, схема температура почвы в течение года имеет тенденцию оставаться примерно одинаковой (например, средняя летняя температура почвы, средняя зимняя температура почвы и среднегодовая температура почвы остается относительно постоянной из года в год). Однако, если изменение средней летней, зимней или годовой температуры почвы происходит начиная с одного года к следующему, это может быть связано с некоторыми значительными изменениями в окружающей среде. окружающей среды, таких как повышение температуры воздуха из-за глобального потепления или некоторых тип нарушения, такой как вырубка лесов, удаление изолирующего грунта поверхность или урбанизация (подробнее см. протокол температуры почвы GLOBE). информацию о температуре почвы). Контроль сроков и глубины залегания почвы замораживание и оттаивание помогает ученым понять, как температура почва меняется с течением времени, так что они могут определить эффект климат изменение, такое как  потепление или другое нарушения в экосистеме.

В средних широтах и среднегорья на Земле части почвы у поверхности промерзают в зима. В северных и южных широтах и ​​на больших высотах некоторые почвы слоев/земляных материалов, которые остаются при температуре 0 C или ниже в течение по крайней мере двух последовательных лет известны как вечная мерзлота (http://www.uspermafrost.org/glossary.php). протокол промерзания почвы позволяет студентам и ученым GLOBE увидеть, какая часть промерзания почвы и когда замерзание начинается и заканчивается в разных частях мир. Если после какого-либо нарушения или из-за изменения климата почва температура в течение года может быть выше, глубина промерзания почвы может уменьшается, и время замораживания может быть отсрочено. Другие части окружающая среда также будет затронута. В холодном климате большое количество органических вещества (мертвые растения и животные) присутствуют в почве и запираются в вечная мерзлота. По мере таяния вечной мерзлоты органическое вещество начинает разлагаться. и высвобождаются парниковые газы, такие как двуокись углерода и метан. Ан увеличение парниковых газов в атмосфере приводит к повышению температуры воздуха, что приводит к еще большему повышению температуры почвы, большему таянию вечной мерзлоты и выделение еще большего количества парниковых газов по мере разложения большего количества органического материала. Этот цикл положительной обратной связи продолжает усиливать глобальное потепление после его начала. Поверхностные слои почвы становятся тоньше и менее изолирующими. способности, а деревья, росшие по мерзлым слоям почвы с высоким льдом содержание падает и выглядит как пьяный лес. Типы растительности будет зависеть от изменения гидрологического режима.

Что такое вечная мерзлота?

Вечная мерзлота это слой почвы или камня на некоторой глубине под поверхностью, в которой температура постоянно находилась ниже 0°C в течение как минимум двух лет или более; существует там, где летнее отопление не достигает основания слоя промерзшего земля (Национальный центр данных по снегу и льду http://nsidc. org/cgi-bin/words/word.pl?permafrost ). В районах, где температура воздуха поднимается выше нуля в течение нескольких месяцев год поверхность земли может временно оттаять, прежде чем снова замерзнуть после приход более прохладной погоды. Слой почвы над вечной мерзлотой, который сезонно замерзает и оттаивает называется активен слой . Толщина вечной мерзлоты и деятельного слоя зависят от местного климата условий, растительного покрова и свойств почвы, а также от тепла в Земля.

В виде воздуха температуры прохладные (например, осень переходит в зиму) слой льда в почвы должно увеличиться, но другие переменные, такие как высота снежного покрова и толщина вегетативный слой будет влиять на то, насколько сильно и как быстро происходит замерзание. Если слой снега и/или растительности очень толстый, он изолирует почву и предотвратить его замерзание до поздней зимы. Когда идет сильный снегопад в начале года и сохраняется, это задержит промерзание почвы. Максимум промерзание в ненарушенной почве обычно происходит в конце зимы или ранней весной, когда температура воздуха начинает прогреваться. Таким же образом определяется глубина протаивания в районах вечной мерзлоты обычно наиболее глубок в конце лета или даже после первые заморозки ранней осенью.

Рис. 1. Распространение вечной мерзлоты на севере Полушарие

Браун, Дж., Феррианс, О.Дж.Дж., Хегинботтом, Дж.А. и Мельников, Э.С. (1997). Циркумарктическая карта Международной ассоциации вечной мерзлоты Условия вечной мерзлоты и подземного льда, масштаб 1:10 000 000. НАС. Геологическая служба

Зоны вечной мерзлоты занимают до 24% открытых площадь суши Северного полушария. Вечная мерзлота также распространена на обширных континентальный шельф р. Арктический океан . Эта подводная вечная мерзлота образовалась во время последнего ледникового периода, когда уровни были более чем на 100 м ниже, чем в настоящее время, и полки были обнажены. к очень суровым климатическим условиям. Подводная вечная мерзлота медленно тает во многих места. Вечная мерзлота различной температуры и непрерывности также существует в горные районы, из-за холодного климата на больших высотах. (Вечная мерзлота протяженность в Северном полушарии, июнь 2007 г. в ЮНЕП/ГРИД-Карты Арендала и графическая библиотека ..)

Общая картина

температура почвы напрямую связана с температурой атмосферы потому что почва является изолятором для тепла, протекающего между твердой землей и атмосфера. Например, в солнечный день почва будет поглощать энергию солнца. и его температура повысится. Ночью почва будет отдавать тепло воздух, оказывающий прямое и наблюдаемое влияние на температуру воздуха. Количество тепла которые будут поглощаться или выделяться почвой из атмосферы и в атмосферу, зависит на ряд факторов, включая топографию, растительный покров, органическое вещество содержание, гранулометрический состав почвы, объемная плотность почвы и влажность почвы. Северная сторона склон будет более холодным и более склонным к замерзанию, чем склон, выходящий на юг. северные широты. Тип деревьев или другой растительности, растущей на почве определяет, сколько тепла и света достигает почвы под пологом растительности. А более открытый навес пропускает больше тепла и света, чем закрытый навес. Слой мха или органическое вещество в почве действует как изолятор, который замедляет передачу тепла от и к минеральные части почвы. Влажные почвы нагреваются медленнее, чем сухие, потому что вода в порах между частицами почвы поглощает больше тепла, чем воздух. Чем плотнее почва, тем больше тепла проходит через нее, поэтому песчаная почва или почва с высокая насыпная плотность будет проводить тепло быстрее, чем глинистая или суглинистая почва с хорошей структурой и низким объемная плотность.

Как на поверхность почвы воздействуют такие нарушения, как изменения в гидрологии, строительство дорог, урбанизация, рубка деревьев или добыча торфяного мха, изоляция свойства поверхности почвы удаляются, и больше тепла и света попадает в почвы, повышая ее температуру и вызывая таяние мерзлых слоев. Как тепло покидает поверхность почвы, вода и минеральные вещества в почве замерзают сверху вниз. Однако, как воздух температура повышается и лед в верхних горизонтах почвы тает, талая вода движется через почву и снова замерзает, когда достигает слоя вечной мерзлоты, поэтому что грунт начинает промерзать снизу вверх.

Один одним из признаков наличия вечной мерзлоты является наличие узорчатых земля. К ним относятся объекты в форме многоугольника по всему ландшафту и большие особенности, называемые пинго, которые образуются, когда почва замерзает и оттаивает много сезонов у пинго есть ледяное ядро, которое поднимается грунтовыми водами.

Что такое трубка Frost?

прибор для измерения глубины и времени промерзания грунта. называется морозной трубкой. Этот прибор легко изготавливается и устанавливается в спокойном месте. почва рядом со школой. Трубка Frost состоит из куска прозрачного листа толщиной 6-8 мм. пластиковая трубка (внутренняя трубка), отмеченная с шагом 5 см, содержит подкрашенную воду, находится внутри 10-миллиметровой (внешний диаметр) излучающей тепловой трубки (средняя трубка), запаянной на дно. Он помещается внутри 12-миллиметровой трубы из ХПВХ (внешняя труба), открытой с обеих сторон. заканчивается

Рисунок 3. Компоненты трубки для защиты от замерзания

Рис. 4. Другой вид трубки для замораживания, показывающий внутренняя, средняя и наружная трубы.

Учитель Поддерживать

Глубина Промерзание почвы связано с продолжительностью ее холода над землей. Вот почему измерение глубины промерзания указывает на тип климата, в котором они учатся. Мониторинг глубины промерзания почвы помогает ученым и инженеры понимают, как температура почвы меняется с течением времени, поэтому что они могут определить влияние изменения климата.

Когда приходит зима земля промерзает и мерзлая почва становится толще зимой прогрессирует.. Насколько толстым он станет?

глубина промерзания грунта зависит от многих различных параметров, таких как промерзание градусо-дни, влажность почвы, насыпная плотность, частицы зерна и т. д. Это может упростить по следующей формуле:

Д = аФ

D = глубина промерзания

a = постоянная

F = √t (квадратный корень из t) = градусо-дни мороза

F — количество градусо-дней при замерзании у поверхности земли. Градусо-дни замерзания (fdd) — это мера того, как было холодно и как долго было холодно; кумулятивный fdd обычно рассчитывается как сумма среднесуточных градусов ниже нуля за указанное время период (10 дней, месяц, сезон и т.д.). (Национальный Центр данных по снегу и льду http://nsidc.org/cgi-bin/words/word.pl?freezing%20degree-days )

a — константа теплового свойства почвы, влажности почвы и характеристик морозного пучения. Мороз пучинистость характеризуется размером частиц почвы. a варьируется от 1 до 5 и обычно около 2,7, но это сильно зависит от местоположения. Например, насыщенный песчаный материал около 3. Сухой пылеватый материал около 2,3. Органический материал наверное около 2.

Использование глубина промерзания почвы и промерзание градусо-дней мы можем вычислить a . Зная и и климатических условиях (#морозные градусо-дни, F ) мы можем рассчитать глубину заморозка, D . Если мы знаем глубину промерзания и a , то мы можем вычислить степень промерзания дней. Таким образом, ученые могут лучше понять, каким может быть климат. изменение за счет сбора дополнительных данных о глубине промерзания почвы.

Рисунок 5. Прогрессирование замерзания

Кто может использовать протокол Frost Tube?

Во-первых, задайте следующие вопросы:

1. До температура воздуха достигает нуля в какое-то время года?
2. Делает почва промерзает в течение части года?
3. Есть есть ли вечная мерзлота в подстилающей почве в вашем районе?

Если если вы ответите «да» на любой из этих вопросов, то этот протокол стоит того. исследование для вашего класса. Этот протокол является первым шагом к тому, чтобы помочь учащимся исследовать взаимосвязь между воздухом, почвой, снегом и вечная мерзлота (там, где она встречается).

Выбор площадки

 В идеале Место исследования Frost Tube должно находиться в относительно нетронутом и неуплотненном месте. почва в зоне естественной растительности. Поскольку результаты для этого протокола могут сочетаться с данными о температуре и осадках из GLOBE Atmosphere Исследование, постарайтесь выбрать место, близкое к месту изучения Атмосферы, если вы Имеется. Также было бы лучше найти ваш Frost Tube в пределах 5 минут ходьбы. от вашей школы, так что это относительно легко получить доступ в холодную погоду.

Поскольку многие почвы в северных широтах формировались из ледникового материнского материала, почвы в этом регион может содержать много больших камней, которые могут затруднить раскопки. Если возможно, найдите место с минимальным количеством камней, или вам может понадобиться больше надежное оборудование для введения трубки для замораживания. Обратитесь в соответствующие органы за разрешением раскопать ваш предлагаемого участка и расположить его на безопасном расстоянии от любых подземных кабелей или труб. Имейте в виду, что близлежащие здания, дороги и даже озера или реки могут влиять на температуры почвы и влияют на данные, которые вы собираете, поэтому тщательно документируйте это информация о сайте Frost Tube Лист определений . Если вы живете в районе вечной мерзлоты, проверяйте прозрачную трубку в конце лета, чтобы измерить расстояние от поверхности почвы до границы между водой и льдом на дне трубки. Введите эти данные в разделе «Комментарии/метаданные» Технический паспорт трубки Frost .

Процедура измерения

Это крайне желательно, чтобы эти наблюдения производились как минимум двумя людьми за посещение.

студентов будет измерять глубину промерзания по мере остывания грунта.

Глубина заморозки = расстояние в трубке Фроста (внутренняя трубка) от поверхности почвы до граница между слоем льда и незамерзшей водой. Это представляет собой глубину промерзание между поверхностью почвы и нижележащим незамерзшим грунтом.

Управление студентами

Это очень важно, чтобы кто-то посещал сайт Frost Tube каждую неделю, чтобы взять измерения после того, как температура воздуха опустится ниже точки замерзания. Студенты должны собирать измерения быстро и эффективно, чтобы уменьшить влияние температура окружающего воздуха на трубке Фроста. Когда ученики закончат делать свои наблюдения они должны заменить верхнюю крышку, чтобы не допустить снега, воды и холода воздух из сборки.

Часто задаваемые вопросы

1. Где является ли самая глубокая граница льда и воды в районах, не покрытых вечной мерзлотой?

Глубина место, где заканчивается окрашенная вода и начинается чистая вода, используется как вспомогательное средство для чтения граница лед-вода; однако иногда, когда вода во внутренней трубке замерзает и оттаивает, цвет или краситель вытесняются из замороженной части, и даже когда он оттаивает и снова замерзает, цвет не возвращается. Так согните трубку для обнаружения или локализации наличия льда.

Протокол Frost Tube Глядя в данных

Приемлемы ли данные?

фронт замерзания (граница раздела льда и воды) обычно движется очень медленно от поверхности почвы вниз (менее 1 см в сутки). Однако если ниже точки замерзания температура воздуха сохраняется, снежного покрова нет, глубина почвы близка к поверхности промерзание может произойти быстро в верхних 5-10 см почвы в начале зимы в зависимости от влажности почвы и температуры окружающего воздуха. Обычно это происходит в регионах, покрытых вечной мерзлотой, например, на внутренней Аляске. В любом случае промерзание обычно происходит на большей глубине в большинстве случаев. Аляска, но не юго-восток или район пролива Принца Уильяма.

Что ученые ищут в данные?

Мороз трубка (глубина) может многое рассказать. Максимальная глубина промерзания будет одной из важные измерения для этого. Промерзание почвы в основном зависит от воздуха температура, высота снежного покрова и свойства почвы. Суровые зимние условия в одном области может привести к более глубокому промерзанию почвы, чем более теплые зимние условия в другой район. Задержка промерзания грунта может быть зафиксирована с помощью данных трубки замерзания. Задержка промерзания грунта напрямую влияет на деградацию вечной мерзлоты в северные широты.

Также снег толщина является важным фактором промерзания грунта из-за снега изоляционные качества. Различная глубина промерзания может привести к образованию областей с одинаковая температура воздуха, но разная высота снежного покрова

Эти различия в глубине промерзания грунта могут быть смоделированы или смоделированы после того, как почва условия или характеристики (обозначенные как в приведенном уравнении ранее в разделе «Поддержка учителей»). Градусо-дни замерзания (накопленная среднесуточная температура поверхности земли ниже 0 ˚C) увеличивается до конца зимы. Глубина снежного покрова и температура воздуха влияют градусо-дни замерзания (fdd) и глубина промерзания грунта. Однако остается такой же. Следовательно, мы можем предсказать глубину промерзания (D) с помощью fdd. Глубина земли или промерзание почвы (D в уравнении) можно оценить по одному году промерзания трубы данные.

  Оценка глубина промерзания почвы: Расчет градусо-дней промерзания (FDD):

максимальная глубина промерзания зависит от зимней температуры воздуха, толщины снега, влажность почвы, физические свойства почвы, такие как размер зерна, поровое пространство, минеральный состав и т. д. Градусо-дни замерзания (fdd) на общая мера оценки глубины промерзания, используемая учеными. Для этого метода вам понадобятся данные о среднесуточной температуре поверхности земли для вашей школы с 1 сентября (если вы живете в северном полушарии) или с первого апреля (если вы живете в южном полушарии) до даты включительно, когда температуры выше точки замерзания ( 0 ^или С).

Кому рассчитать градусо-дни замерзания:

1. Во-первых, для каждого дня рассчитайте среднесуточную температуру грунта (Tavg).

2. Начиная с 1 сентября или 1 апреля проверяйте, не меньше ли Tavg 0˚ C. Если да, запишите эту температуру. Если Tavg больше 0˚C, игнорируйте это. Перейти на следующий день. Снова проверьте, меньше ли (Tavg) 0°. C. Если это так, добавьте ее к температуре, которую вы записали для первой. Если нет, то снова игнорируй это. Повторяйте этот процесс для каждого последующего дня вплоть до дня отсутствия. заморозки (например, до поздней весны). Сумма среднесуточных отрицательных температура — это ваши градусо-дни замерзания (единица fdd — C дней). Но удалите отрицательный знак (-) из суммы среднесуточных отрицательных температуры. Градусо-дни мороза не включать знак минус (-) перед номером. Запишите значения в Таблицу на вашем Работа Лист.

 Пример технического паспорта

Данные Excel Таблица температуры поверхности и градусо-дней замерзания с 01.10.2008 по 01.05.2009 предоставляется отдельным документом.

Чтобы рассчитать градусо-дни заморозки, учащиеся сначала исследовали данные о температуре, чтобы увидеть, были ли какие-либо даты с отсутствующими данными во время период заморозки. Нашли только один 27 октября 2008 года у Гомера. Для этого отсутствовала температура в этот день, они смотрели на среднюю температуру для за день до которого 26 октября, а за днем ​​28 октября. для оценки средней температуры 27 октября они выполнили линейный интерполяция, метод, часто используемый учеными для оценки значения недостающих данных. На приведенном ниже графике показаны средние данные температуры для 26 октября (-2 С) и 28 октября (-6 С). Они провели линию, соединяющую эти два баллов, а затем оценили среднюю температуру за 27 октября как -4 C. Затем они рассчитали морозные градусо-дни у Гомера.

Рис. 6. Оценка отсутствующих данных для температуры поверхности на 27 октября 2008 г., Гомер.

Далее рассчитали замораживание градусо-дни для Игиугига. Они рассчитали градусо-дни замерзания 411 FDD в Гомере. и 1212 FDD в Игиугиге. Данные показывают, что участок с большим количеством градусо-дней промерзания, имел более глубокое промерзание грунта, глубина 155 см в Игиугиге; а место с меньшим количеством градусо-дней, Гомер, имело мелкое промерзание грунта глубиной 37 см. Также количество градусо-дней с морозом и глубина промерзания указывают на более толстый (больше) снег накопившиеся после ноября у Гомера, предотвратившие дальнейшее промерзание грунта, следовательно, температура земли оставалась около 0C на остаток зимы.

Рисунок 7. Градусосутки и морозы у Гомера и Игуигиг , Аляска

Дополнительные вопросы Расследование

Как будет глубина промерзания различается в разных регионах земного шара?

Что приведет к тому, что время и глубина промерзания почвы изменятся от одного года до другой?

Как работает глубина промерзания влияет на фенологию растительности в конкретном регионе?

Есть ли любая связь между замерзанием земли и пресноводным льдом сезонность?

Что другие части экосистемы зависят от времени и глубины залегания почвы.