WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

В заключительном разделе 5.3 с целью изучения влияния климатических условий на процесс гидратообразования рассматриваются два различных (предельных) климатических сценария: когда (а) формирование льда и захват пузырьков воздуха происходит в холодный (ледниковый) период, а процесс гидратообразования протекает в тёплый период межледниковья, и когда (б) лед с пузырьками воздуха образуется в теплый период, а гидратообразование происходит в холодных условиях, типичных для последнего максимума оледенения. Первый сценарий (а) соответствует современной ситуации и рассматривался в предыдущих разделах. Формирование ансамбля гидратов в случае сценария (б) происходит при температуре на 12°С ниже современной и в два раза меньшей скорости аккумуляции льда. В результате заметно снижается темп превращения пузырьков в гидраты, и соответственно, возрастает протяженность переходной зоны.

Для сравнения начальные распределения пузырьков, образованные в холодных и теплых климатических условиях, приведенные с учетом сжимаемости пузырьков на глубину 420 м, изображены на рис. 5 (слева) (тонкая и жирная линии, соответственно). Нетрудно заметить, что геометрические свойства начальных ансамблей пузырьков для различных климатических условий существенно отличаются.

Рис. 5. Начальные экспериментальные гистограммы распределений пузырьков по размерам (слева) и расчетные конечные функции распределения гидратов по размерам (справа) для климатических сценариев (а) (тонкие линии) и (б) (жирные линии).

Так, среднеобъемный радиус пузырьков во льду, образовавшихся в холодном климате на глубине 420 м, равен 0.087 мм и значительно меньше среднеобъемного размера пузырьков, сформировавшихся в теплом климате 0.102 мм (0.121 мм на глубине 277 м). С помощью значений среднеобъемных радиусов можно оценить изменение общего числа включений N0   в единице объема. Так, для приведенных данных отношение числа пузырьков во льду, сформировавшемся в теплых условиях сценария (б) к числу пузырьков образовавшихся в холодном климате в сценарии (а) составляет 0.62.

Для ансамблей пузырьков, сформировавшихся во льду в период последнего оледенения и в современную эпоху теплого климата, результаты моделирования функций распределения гидратов по размерам в конце переходных для комбинированного режима II зон представлены на рис. 5 (справа) тонкой и жирной сплошными линиями. Рассчитанный среднеобъемный радиус гидратов в конце переходной зоны для сценария (а) (0.06 мм на 1200 м) меньше среднеобъемного радиуса гидратов, полученного в конце переходной зоны для сценария (б) (0.069 мм на глубине 1350 м). Изменение конечного числа гидратов в сценариях (б) и (а) полностью соответствует изменению начального числа пузырьков, образованных в теплом и холодном климате. Количество гидратов оказывается больше для сценария (а), а отношение числа гидратов в различных сценариях составляет 0.65. Независимо от климатических условий образования ансамбля воздушных включений отношение начального числа пузырьков к конечному числу гидратов остается неизменным, и коэффициент подобия составляет 0.30 - 0.32. Таким образом, климатические колебания геометрических характеристик (средних размеров и количества) воздушных включений повторяются, что согласуется с экспериментальными данными.

Интересно также отметить что, наследуются не только изменения между средними характеристиками, но сохраняется и вид начальной функции распределения пузырьков в процессе гидратообразования. Последний вывод иллюстрируется на рис. 6, где в нормированных логарифмических масштабах (y = lnrb или y = lnrh, y – стандартные отклонения) начальные гистограммы пузырьков со станции Восток сопоставляются с рассчитанными функциями распределения гидратов в климатических сценариях (а) и (б). В режиме II при малом размер пузырьков значительно меньше влияет на скорость и неравномерность их превращения в гидраты, а исчезновение малых пузырьков компенсируется зарождением малых гидратов в матрице льда, что способствует сохранению вида начальной функции распределения пузырьков в процессе гидратообразования.

Рис. 6. Сравнение экспериментальных начальных гистограмм распределения пузырьков и расчетных распределений гидратов по размерам в нормированных логарифмических координатах (y = lnrb или y = lnrh) для климатических сценариев (а) и (б).

Проведенные исследования дают теоретическое подтверждение и обосновывают экспериментально сформулированную гипотезу (о наследовании ансамблем гидратов генетических характеристик начального распределения воздушных пузырьков по размерам с сохранением климатически обусловленных колебаний их средних размеров и счетной концентрации в ледниковом льде.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

Основные результаты диссертационной работы, выносимые на защиту:

  1. Общая математическая модель эволюции ансамблей воздушных пузырьков и гидратов в переходной зоне ледникового покрова и её компьютерная реализация.
  2. Идентификация и апробация модели на экспериментальных данных ледяных кернов со станции Восток и Купол Фуджи Центральной Антарктиды: параметры кинетической модели образования гидратов, коэффициенты диффузии.
  3. Определение вероятного механизма кинетики зарождения гидратов и режима процесса превращения пузырьков воздуха в воздушные гидраты в ледниковом покрове.
  4. Обоснование наследования ансамблем гидратов генетических характеристик начального распределения воздушных пузырьков по размерам с сохранением климатически обусловленных колебаний их средних размеров и счетной концентрации в ледниковом льде.

Список опубликованных работ по теме диссертации

В изданиях, рекомендованных ВАК

  1. Salamatin A.N. Evolution of air-bubble ensemble in hydrate formation process in ice sheets: I. Model construction and evaluation / A.N. Salamatin, Yu.A. Sheshukova, V.Ya. Lipenkov, T. Hondoh, H. Ohno // Материалы гляциологических исследований.– 2003. – № 94. – С. 12-24.
  2. Salamatin A.N. Evolution of air-bubble ensemble in hydrate formation process in ice sheets: II. Computational experiments on kinetics of hydrate nucleation / A.N. Salamatin, Yu.A. Sheshukova, V.Ya. Lipenkov, T. Hondoh, H. Ohno // Материалы гляциологических исследований. –2004. – № 96.– С. 34-46.
  3. Sheshukova Yu.A. Modelling formation of air-hydrate ensemble in transition zone of Antarctic Ice Sheet / Yu.A. Sheshukova, H. Ohno, V.Ya. Lipenkov, A.N. Salamatin, T. Hondoh // Материалы гляциологических исследований. – 2004. – № 97.– С. 71-79.

Статьи в сборниках научных трудов и тезисы докладов на научных конференциях

  1. Шешукова Ю.А. Моделирование процесса образования воздушных гидратов из пузырьков воздуха во льду /Ю.А. Шешукова// Тезисы докладов итоговой научной студенческой конференции. – Казань: Изд-во Казан. гос. ун-та, 2000.- С. 97-98.
  2. Саламатин А.Н. Моделирование эволюции ансамбля пузырьков воздуха в процессе образования гидратов в ледниковых покровах/ А.Н. Саламатин, Ю.А. Шешукова, В.Я. Липенков, Т. Хондо., Х. Охно. // Материалы международной конференции «Криосфера земли как среда жизнеобеспечения» (Пущино, 26-28 мая 2003 г.). – Москва, 2003. - С. 218-219.
  3. Sheshukova Yu.A. Air Bubble-to-Air Hydrate Conversion in Antarctic Ice Sheet/ Yu.A. Sheshukova, H. Ohno, V.Ya. Lipenkov, A.N. Salamatin, T. Hondoh // Материалы XXVI симпозиума «Polar meteorology and glaciology» (Япония, Токио, 19-20 ноября 2003 г.). – Токио, 2003. – С. 13.
  4. Долгирева Ю.А. Особенности образования ансамбля гидратов в ледниковом покрове Антарктиды в различных климатических условиях/ Ю.А. Долгирева, В.Я. Липенков, А.Н. Саламатин // Материалы третьей конференции геокриологов России (Москва, 1-3 июня 2005 г). – М.: Изд-во МГУ, 2005. –Том. 1. - С. 241-247.
Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»