北極海では、海氷の一連の変化が起こっており、その濃度と厚さ、および複数年にわたる氷の量が大幅に減少しています。これらの変化により、北極地域はますますアクセスしやすくなり、多くの学者が海氷の空間的および時間的分布に集中するようになりました.
北極の海氷の物理的および機械的特性はあまり注目されていません。ただし、砕氷船が氷に覆われた海を安全に通過したい場合、これらは重要な氷の特性です。
海氷は、純粋な氷、塩水、空気からなる複雑な物質です。後者の 2 つは強度がないため、海氷の強度は主に塩水と空気の体積分率、つまり空隙率によって制御されます。空隙率は、氷の温度、塩分、密度を使用して計算できます。現在の状況下での北極海氷の物理的および機械的特性を明らかにするために、氷温、塩分濃度、密度、および一軸圧縮強度が、Qingkai Wang、Zhijun Li、Ruibo Lei、および Hongwei Han による現地調査で測定されました。
R/V 雪龍 は中国の砕氷船で、2014 年と 2016 年の 2 回、北極海中央部に航行し、氷上での現地調査を行いました。アイスドリラーを使用していくつかのアイスコアを抽出し、氷の温度、塩分、密度を測定しました。その後、残りの氷核は船内の極低温実験室に運ばれ、一軸圧縮強度が測定されました。
融解期には、北極の海氷温度は深さとともに低下し、-1.2°C から -0.2°C の範囲でした。氷の塩分は深さとともに増加し、ほとんどが 4 PSU 未満でした。上部の塩分は、下向きの塩水排水のために 0 PSU に近かった。氷の密度も上から下への深さとともに増加し、ほとんどが 600 kg/m から 980 kg/m の範囲でした。空気とブラインの両方の体積分率は主に 0 ～ 300‰ の範囲でしたが、前者は深さとともに減少し、後者は深さとともに増加しました。下。氷の気孔率は、主に 50‰ から 400‰ の範囲でした。
前述のように、空隙率は海氷の強度に影響を与える重要なパラメーターです。空隙率が高いほど、海氷は弱くなります。一軸圧縮試験の結果は、海氷強度が力学的に空隙率の増加とともに減少することを示した。その上、試験結果は、海氷の強度も負荷速度に関連するひずみ速度の関数であることを示しました。負荷速度が遅い場合、強度はひずみ速度の増加に伴って強力に増加しましたが、負荷速度が高い領域では、ひずみ速度の増加に伴って二次関数的に強度が減少しました。ただし、負荷速度が連続的に増加すると、強度はひずみ速度とは無関係になる傾向があります。したがって、一軸圧縮強度のパラメータ化は、図 2 に示すように、気孔率とひずみ速度をパラメータとして使用して確立できます。
この作品は、北極の海氷の力学と物理学の間に架け橋を築きました。したがって、この研究で提案されたパラメトリック モデルは、この変化する環境における北極の海氷の一軸圧縮強度を推定するのに役立つ可能性があります。
これらの調査結果は、最近 Cold Regions Science and Technology 誌に掲載された、融解期における北極海氷の一軸圧縮強度の推定というタイトルの記事で説明されています。 この作業は、中国の大連理工大学の Qingkai Wang と Zhijun Li、中国極地研究所の Ruibo Lei、中国の東北農業大学の Hongwei Han によって行われました。
