Традиционные методы измерения толщины льда — эпизодическое бурение и наблюдения на стационарных гидрологических постах — не обеспечивают непрерывного мониторинга, особенно на стадиях формирования и таяния ледяного покрова. Предложенный альтернативный подход позволяет вести наблюдения независимо от погодных условий, сообщает ААНИИ.
В ходе эксперимента была создана установка, включающая два радиолокатора на автоматическом поворотном устройстве над водной поверхностью, подводный акустический зонд на дне бассейна и линейку акустических датчиков у поверхности. Зонд на частоте 200 кГц посылал ультразвуковые сигналы к поверхности воды, которые отражались от нижней и верхней границ льда. По времени поступления отраженных сигналов исследователи рассчитали толщину ледового покрова, а также определили скорость распространения звука в ледяной толще и коэффициент затухания. Эти параметры, как отметили ученые, различались для стадий замерзания и таяния, что согласуется с данными, полученными ранее другими методами.
На основе экспериментальных данных была построена математическая модель отраженного акустического импульса. По характеристикам принятого зондом сигнала модель позволяет рассчитать толщину льда в широком диапазоне значений. Это открывает возможность для практического применения системы: установленный под водой акустический датчик может автоматически отслеживать изменения ледяного покрова без необходимости бурения.
Разработанный метод позволяет вести непрерывный мониторинг в труднодоступных местах, в том числе в ситуациях, когда выход на лед опасен. Система может использоваться для своевременного предупреждения организаций об истончении ледового покрова, а также для оценки регионального влияния климатических изменений и построения прогнозов весеннего половодья.
В дальнейшем авторы планируют обработать результаты второй фазы лабораторного эксперимента с замораживанием соленого льда и получить алгоритм измерения толщины для применения на морском льду.
Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда. В работе также принимали участие сотрудники Санкт-Петербургского государственного университета и Яньтайского института исследований прибрежной зоны (КНР).
