Ice and Snow on Lake Stemmevatnet, Spitsbergen, in Winter 2019/20

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Received January 19, 2023 ;revised March 22, 2023; accepted June 27, 2023

The results of observations and modeling of the formation of the snow-ice cover of Lake Stemme (West Svalbard Island) in winter 2019/20 are presented. The main information was obtained by two radar (GPR) survey, performed on the floating ice of the Lake on March 12 and April 22 of 2020. Authors believe that probably these observations were the first ones on the Lake. The use of the radar made it possible to obtain data on the dynamics of the thickness of the layers of snow and ice cover, the so-called “snow ice” which is formed when the boundary between snow and ice was submerged under water. During the time between records, the thickness of the last “snow ice” increased two to three times, i.e., from units to the first tens of cm, and it spread to the entire deep-water part of the Lake area. In addition, analysis of high-precision positioning of the radar records revealed a significant deflection in the ice surface in the central part of the Lake under the influence of snow load and the decreasing level of the reservoir. The calculations of the thermodynamics of the floating ice cover have shown that its thickening occurs as a result of the processes of congelation and isostatic ice formation, replacing each other at its lower and upper boundaries, respectively. At the same time, the formation of “snow ice” violates the characteristic feature of decreasing of ice thickness with growth of the snow thickness, which significantly influences on the thermal and mass balance of the Lake snow-ice cover. Results of calculations of the ice cover deformation did show that it takes place not only due to the elastic, but also to the viscous properties of ice, and it is concentrated in a narrow coastal zone. The maximum radial stress is reached at a distance of several meters from the shore, where a circular crack parallel to the shoreline is formed. Such a crack is formed at all ice thicknesses at about the same distance from the shore.

About the authors

P. V. Bogorodskiy

Arctic and Antarctic Research Institute

Author for correspondence.
Email: bogorodski@aari.ru
Russia, St. Petersburg

K. V. Filchuk

Arctic and Antarctic Research Institute

Email: bogorodski@aari.ru
Russia, St. Petersburg

O. R. Sidorova

Arctic and Antarctic Research Institute

Email: bogorodski@aari.ru
Russia, St. Petersburg

I. V. Ryzhov

Arctic and Antarctic Research Institute

Email: bogorodski@aari.ru
Russia, St. Petersburg

K. V. Romashova

Arctic and Antarctic Research Institute

Email: bogorodski@aari.ru
Russia, St. Petersburg

A. L. Novikov

Arctic and Antarctic Research Institute

Email: bogorodski@aari.ru
Russia, St. Petersburg

V. V. Movchan

Arctic and Antarctic Research Institute

Email: bogorodski@aari.ru
Russia, St. Petersburg

A. V. Marchenko

University Centre in Svalbard; Zubov Oceanographic Institute

Email: bogorodski@aari.ru
Norway, Longyearbyen; Russia, Moscow

V. Yu. Kustov

Arctic and Antarctic Research Institute

Email: bogorodski@aari.ru
Russia, St. Petersburg

A. L. Borisik

Arctic and Antarctic Research Institute

Email: bogorodski@aari.ru
Russia, St. Petersburg

V. A. Khaustov

State Hydrometeorological University

Email: bogorodski@aari.ru
Russia, St. Petersburg

References

  1. Buldovich S.N. Influence of water covers on the temperature regime of the rock surface. Osnovy geokriologii. Fundamentals of geocryology. Moscow: Moscow University Press, 2001: 75–85 [In Russian].
  2. Vladov M.L., Sudakova M.S. Georadiolokatsiia: ot fizicheskikh osnov do perspektivnykh napravlenii. Ground Penetrating Radar: From Theory to future applications. Moscow: “Geos” publishing, 2017: 240 p. [In Russian].
  3. Dexgeymer D.V., Chernyshov P.V. Personal’noe soobshchenie. Personal message, 2021.
  4. Demeshkin A.S. Geoekologicheskaia otsenka sostoianiia prirodnoi sredy v raione raspolozheniia rossiiskogo ugledobyvaiushchego rudnika Barentsburg na arkhipelage Shpitsbergen. Geoecological assessment of the natural environment state in the location of the Russian coal mine Barentsburg on Svalbard. PhD. Russian State Hydrometeorological University. St. Petersburg. 2015: 181 p. [In Russian].
  5. Donchenko R.V. Ledovyi rezhim rek SSSR. Ice regime of the USSR rivers. Leningrad: Hydrometeoizdat, 1987: 248 p. [In Russian].
  6. Kotlyakov V.M., Osokin N.I., Sosnovsky A.V. Dynamics of seasonally thawed layer on Svalbard and the Antarctic Peninsula in the ХХI century according to modeling data. Led i Sneg. Ice and Snow. 2020, 60 (2): 201–212 [In Russian]. https://doi.org/10.31857/S2076673420020034
  7. Kritskij S.P., Menkel’ M.F., Rossinski K.I. Zimnii termi-cheskim rezhim vodokhranilishch, rek i kanalov. Winter thermal regime of reservoirs, rivers and canals. Moscow: Gosenergoizdat, 1947: 155 p. [In Russian].
  8. Lavrentiev I.I., Kutuzov S.S., Glazovsky A.F., Macheret Y.Y., Osokin N.I., Sosnovsky A.V., Chernov R.А., Cherniakov G.A. Snow thickness on Austre Grønfjordbreen, Svalbard, from radar measurements and standard snow surveys. Led i Sneg. Ice and Snow. 2018, 58 (1): 5–20 [In Russian]. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2018-1-5-20
  9. Meshcheryakov N.I. Sovremennoe osadkonakoplenie v zalive Grenf’ord (Zapadnyi Shpitsbergen). Modern sedimentation in the Grenfjord bay (Western Spitsbergen). PhD. Murmansk Marine Biological Institute, Russian Academy of Sciences. Murmansk. 2017: 120 p. [In Russian].
  10. Osokin N.I., Sosnovskiy A.V., Chernov R.A. Effective Thermal Conductivity of Snow and Its Variations. Kriosfera Zemli. Cryosphere of the Earth. 2017, 21 (3): 60–68 [In Russian]. https://doi.org/10.21782/EC2541-9994-2017-3(55-61)
  11. Pavlov A.V. Monitoring kriolitozony. Monitoring of permafrost zone. Novosibirsk: Academy izdatelstvo “Geo”, 2008: 229 p. [In Russian].
  12. Pavlov A.V. The thermal regime of lakes in northern plain regions. Kriosfera Zemli. Cryosphere of the Earth. 1999, 3 (3): 59–70 [In Russian].
  13. Pivovarov A.A. Termika zamerzaiushchikh vodoemov. Thermals of freezing reservoirs. Moscow: Moscow University Press, 1972: 140 p. [In Russian].
  14. Semenov A.V., Davydov A.A., Ipatov A.N. V knige Kompleksnye issledovaniia prirody Shpitsbergena. Hydrological survey of lake Bienda-stemme (Spitsbergen archipelago). Complex investigations of Spitsbergen nature. Apatity, 2003: 127–136 [In Russian].
  15. Sneg. The Snow. Leningrad: Hydrometeoizdat, 1986: 751 p. [In Russian].
  16. Finkelstein M.I., Lazarev E.I., Chizhov A.N. Radiolokazionnye aeroledomernye sʹemki rek, ozer I vodokhranilichsh. Radar aerial ice surveys of rivers, lakes and reservoirs. Leningrad, Gidrometeoizdat, 1984: 112 p. [In Russian].
  17. Khaustov V.A., Romashova K.V., Khrenov A.A. Assessment of long-term changes in the maximum snow reserves and water yield of the northern region of Russia. Sbornik tezisov Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii “Sovremennye problemy gidrometeorologii i ustoichivogo razvitiia Rossiiskoi Federatsii”. Collection of abstracts of the All-Russian scientific-practical conference “Modern problems of hydrometeorology and sustainable development of the Russian Federation”. St. Petersburg: Russian State Hydrometeorological University, 2019: 294–296 [In Russian].
  18. Khaustov V.A. Model operation of process of formation of snow cover water equivalents of the Russian part of the basin of the Arctic Ocean. Trudy Vserossijskoj konferencii “Gidrometeorologiya i ekologiya: nauchnye i obrazovatel’nye dostizheniya i perspektivy razvitiya”. Proceedinngs of the All-Russian Conference “Hydrometeorology and ecology: scientific and educational achievements and perspectives”. St. Petersburg: Agraf +, 2017: 470–473 [In Russian].
  19. Cherepanov N.V. Classification of ice of natural reservoirs. Trudy AANII. Proc. AARI. 1976, 331: 77–99 [In Russian].
  20. Chizhov A.N. Formirovanie ledyanogo pokrova i prostranstvennoe raspredelenie ego tolshchin. The formation of an ice cover and the spatial distribution of its thickness. Leningrad: Hydrometeoizdat, 1990: 128 p. [In Russian].
  21. rp5.ru. Retrieved from: http://rp5.ru/archive.php?wmo_id=20107 (Last access: 19 January 2023).
  22. Karulina M., Marchenko A., Karulin E., Sodhi D., Sakharov A., Chitsyakov P. Full-scale flexural strength of sea ice and freshwater ice in Spitsbergen Fjords and North-West Barents Sea. Applied Ocean Research. 2019, 90: 101853. https://doi.org/10.1016/j.apor.2019.101853.
  23. Leppäranta M. Freezing of lakes and the evolution of their ice cover. Springer Berlin Heidelberg, 2015: 301 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-29081-7.
  24. McGinn G.H.P. Sediment trap analysis in high-arctic lake Linnȇvatnet indicates a recent shift in the annual hydrological regime. Honors Theses. 2018: 250. https://scarab.bates.edu/honorstheses/250.
  25. Norton F.H. The Creep of Steels at High Temperatures. New York: Mc-Graw-HilI, 1929: 90 p.
  26. Schulson E.M., Duval P. Creep and fracture of ice. University Press: Cambridge. 2009: 401 p.
  27. Sturm M., Liston G.E. The snow cover on lakes of the Arctic Coastal Plain of Alaska, U.S.A. Journ. of Glaciology. 2003, 49 (166): 370–380.
  28. Sturm M., Taras B., Liston G., Derksen C., Jonas T., Lea J. Estimating regional and global snow water resources using depth data and climate classes of snow. Journ. of Hydrometeorology. 2010, 11: 1380–1394. https://doi.org/10.1175/2010JHM1202.1.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (2MB)
3.

Download (639KB)
4.

Download (2MB)
5.

Download (3MB)
6.

Download (154KB)
7.

Download (61KB)

Copyright (c) 2023 П.В. Богородский, А.Л. Борисик, В.Ю. Кустов, А.В. Марченко, В.В. Мовчан, А.Л. Новиков, К.В. Ромашова, И.В. Рыжов, О.Р. Сидорова, К.В. Фильчук, В.А. Хаустов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».