Measurements of sea-ice flexural stiffness by pressure characteristics of flexural-gravity waves

Abstract

A method to estimate the flexural stiffness and effective elastic modulus of floating ice is described and analysed. The method is based on the analysis of water pressure records at two or three locations below the bottom of floating ice when flexural-gravity waves propagate through the ice. The relative errors in the calculations of the ice flexural stiffness and the water depth are analysed. The method is tested using data from field measurements in Tempelfjorden, Svalbard, where flexural-gravity waves were excited by an icefall at the front of the outflow glacier Tunabreen in February 2011.

Wave–ice interactions in the neXtSIM sea-ice model

“…Williams et al (2013a) argued for values within the interval 5-7 GPa (depending on the brine volume fraction), proposing that the effective elastic modulus, which includes a response to primary, recoverable creep, should cause it to drop somewhat from the relationship of Timco and Weeks (2010). However, Marchenko et al (2013) derived significantly lower values of Young's modulus (about 1.5 GPa) in Svalbard fjord ice. Marchenko et al (2017) also measured lower values in the Barents Sea, ranging between 1 and 4 GPa, with no obvious dependance on the brine volume.…”

Fluctuations of ice cover and sea water pressure nearby the Tunabreen Glacier front at Spitsbergen

“…Места разовых измерений глубины воды, толщины морского льда и зондирования по вертикали отмечены точками; место долговременных CTDизмерений отмечено крупной точкой Points of onetime measurements of the water depth and of the sea ice thickness are shown by dots; the point of longterm CTDmea surements of the sea water is shown by a large dot Морские, речные и озёрные льды  122  ну эффективного упругого модуля при изгибе ледя ной пластины [24,25]. Согласно оригинальному методу расчёта, приведённому в работе [25], упругий модуль для морского льда в естественных условиях оказался несколько меньше 1 ГПа.…”

“…Согласно оригинальному методу расчёта, приведённому в работе [25], упругий модуль для морского льда в естественных условиях оказался несколько меньше 1 ГПа. Полученные оценки упругого модуля хорошо согласуются с эмпи рической формулой [29].…”

“…Мы не можем опреде лённо утверждать, чем именно - микроподвижками ледника или подводными оползнями - были вызва ны зафиксированные колебания давления, но дву кратное в течение нескольких суток возникновение оползневых цунами ранее никогда не наблюдалось, поэтому эта причина маловероятна. Заметим также, что через год, в феврале 2012 г., фронт ледника ока зался сильно разрушенным [25], чего не наблюдалось в 2011 г. Кроме того, в 2011 г. на поверхности льда около ледника были видны изгибные деформации ле дяного покрова, а в 2012 г. поверхность льда была раз бита на куски падающими частями ледника. Поэтому более вероятной представляется гипотеза, что в 2011 г. произошли микроподвижки ледника Туна.…”

Attenuation of gravity waves in fast ice

“…Другая модель ослабления волн, предложенная Лю и Молло-Кристенсеном [8], учитывает вязкое затухание волн при сжатии пакового льда. В конечном итоге исследователи пришли к схожим моделям и дисперсионным соотношениям для изгибно-гравитационных волн [9,10].…”