یخ و برف

ضخامت یخ برای جاده‌های یخی | تحقیقاتی در مورد یخچال‌ها و قطب یخ‌پوش | اندازه‌گیری ضخامت و حجم برف

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

اندازه‌گیری ضخامت و کمی‌سازی مقدار برف و یخ برای بسیاری از کاربردها ضروری است، از جمله مدیریت شیب‌های اسکی، اطمینان از ایمنی جاده‌های یخی در زمستان، یافتن قربانیان بهمن‌ها، تحقیقات تغییرات اقلیمی، تحقیقات گلیاتولوژیک و تحقیقات یخچال‌های قطبی.

رادار نفوذی زمین (GPR) یک ابزار طبیعی برای تصویربرداری از برف و یخ است، زیرا این مواد بسیار شفاف به سیگنال‌های GPR هستند؛ که اجازه نفوذ عمیق و نقشه‌برداری از ویژگی‌های مخفی زیر سطح را می‌دهد.

گلیاتولوژی و ورقه‌های یخ

یخچال‌ها و ورقه‌های یخ محیط‌های بسیار مناسبی برای GPR هستند. علاقه فزاینده به تغییرات اقلیمی استفاده از GPR را تسریع کرده است. کاربردها شامل توصیف حجم یخ، بررسی ساختار یخ برای درک پالا-آب و کمک به برنامه‌ریزی برای استفاده از این منبع ارزشمند آب شیرین است.

توصیف حجم یخ

GPR سال‌هاست که در مطالعه یخچال‌ها و ورقه‌های یخ استفاده می‌شود. با سیستم‌های سبک GPR مدرن، همراه با موقعیت‌یابی GPS و گزینه‌های مختلف استقرار، عمق تخمینی یخ در سراسر یک یخچال قابل نقشه‌برداری است و تغییرات آن در طول زمان قابل نظارت است.

پروفایل GPR که عمق تخمینی یخ یخچال استگنیشن را نشان می‌دهد، پس از جبران تغییرات توپوگرافی از داده‌های GPS.

استفاده از GPR برای یافتن اشیاء در یخ

GPR می‌تواند اشیاء فلزی بزرگ را زیر سطح برف شناسایی کند، زیرا فلز بازتاب‌دهنده قوی امواج رادیویی GPR است. در این مثال، یک سیستم pulseEKKO® GPR برای جست‌وجو برای "اسکادرون گمشده" که از شش جنگنده P-38 Lightning و دو بمب‌افکن B-17 Flying Fortress تشکیل شده است، استفاده شد که در سال 1942 در گرینلند سقوط کرده بودند. یک P-38 به نام Glacier Girl که در عمق 85 متری زیر یخ قرار داشت، توسط نظرسنجی‌های GPR در اوایل دهه 1990 کشف شد.

مقطع عرضی GPR مدل pulseEKKO® PRO که بازتاب قوی در عمق 85 متری زیر سطح را به وضوح نشان می‌دهد.

تصویربرداری از ورقه‌های یخ

یخ به طور بسیار شفاف به سیگنال‌های GPR است، که نفوذ زیادی را ممکن می‌سازد. GPR همچنین به تغییرات ظریف در ویژگی‌های لایه‌های یخ حساس است. این ابزار قدرتمند برای تصویربرداری از ساختار داخلی یخچال‌ها و ورقه‌های یخ در مقیاس مترها یا صدها متر است.

داده‌های pulseEKKO® 500 MHz که لایه‌بندی داخلی دقیق و ساختار 10 متر اول یک ورقه یخ قطب جنوب را نشان می‌دهند. <i>داده‌ها با همکاری N. C. Kruetzmann، دانشگاه کانتربری، نیوزیلند.</i>

داده‌های pulseEKKO® 25 MHz که ساختار داخلی 240 متر بالای یخ (چپ) و مرز بین یخ و سنگ در کنار دره یخچالی (راست) را نشان می‌دهد. <i>داده‌ها با همکاری Mette Riger-Kusk، دانشگاه کانتربری، نیوزیلند.</i>

مدیریت برف

GPR ابزاری مؤثر برای تخمین ضخامت برف است و می‌توان از آن در کاربردهای مختلفی مانند پیش‌بینی بهمن، ارزیابی شیب‌های اسکی در استراحتگاه‌ها، شناسایی حرکت قربانیان بهمن و اندازه‌گیری محتوای آب در برف استفاده کرد.

پیش‌بینی تأمین آب شیرین با تخمین حجم برف

در مناطق شمالی و نواحی مرتفع، پوشش برف در زمستان شکل می‌گیرد و در تابستان ذوب می‌شود. پوشش برف یک منبع آب ارزشمند است و ضخامت آن برای پیش‌بینی هیدروژئولوژی ضروری است. GPR به راحتی ضخامت برف را با استفاده از سرعت موج GPR برای تبدیل عوامل برف به آب نقشه‌برداری می‌کند.

مقطع عرضی GPR که مرز برف تا زمین را نشان می‌دهد که از آن می‌توان عمق برف را تخمین زد.

ضخامت یخ

در آلاسکا و شمال کانادا، جاده‌ها و باندهای یخ برای حمل و نقل افراد، کالاها و تجهیزات به جوامع منزوی، کمپ‌های اکتشافی یا معادن به طور منظم استفاده می‌شوند. سیستم‌های GPR IceMap™ امکان سفر ایمن را با وجود تغییرات اقلیمی فراهم می‌کنند.

سیستم‌های GPR IceMap™ یک روش سریع برای بررسی منظم شرایط ضخامت یخ فراهم می‌کنند.

فیلم زمان‌سنج از ضخامت یخ‌پل که در طول زمان افزایش می‌یابد.

داده‌های میدانی موقعیت‌یابی‌شده با GPS امکان ایجاد نقشه‌های ضخامت یخ و نمایش‌های زمان‌سنج برای نظارت سریع بر تغییرات در طول زمان را فراهم می‌کنند.