在世界上最大的室内冰箱测试的测试显示温冰可能与冷冰不同的裂缝

最终的冰裂缝特写镜头

Aalto University的冰箱位移测量仪器是世界上最大的冰箱,检测到微米水平的裂缝开口。在这片图像中,裂缝完全将冰块分成两块。信贷:Iman El Gharamti / Aalto大学

新的研究表明,关于如何持有的冰可能总是持有的旧规则。

Aalto大学的研究人员发现了强烈的证据,即温暖的冰 - 即冰块在温度下非常接近零度科尔斯群岛- 可能与实验室或性质中通常研究的种类不同的冰块骨折。发表了一项新研究冰冻圈仔细看看现象,在世界上最大的Aalto校园里的室内冰箱。

了解冰休息是如何对确保安全的港口和凉爽气候的桥梁以及通过历史上冰重的地区的运输方式至关重要。随着全球变暖带来变更持续可预测的季节条件,跨越基础设施工程的规则正在跨越边界和大陆进行测试。

“我们需要学习暖冰,因为这是我们本质上所看到的;全球变暖正在发生。当我们传统上研究它时,冰的机械性质以及它如何响应力的响应可能是根本上不同的,“Aalto University的纸张和博士生的博士学生的领导作者Iman El Gharamti说。

研究温暖的冰是如何回应现场中的重复的力量,作为循环机械装载,这模拟自然条件 - 团队利用Aalto University的冰箱。宽40米长40米,2.8米深的盆地被认为是世界上最大的盆地。

在Aalto的冰箱下研究的冰盖

液压装载装置通过托架的钩子悬挂,可以垂直和水平地移动。在此图像中,它位于正在研究的3x6M冰盖的左下角。Aalto University的冰箱被认为是世界上最大的冰箱。信贷:Iman El Gharamti / Aalto大学

通常,在小鳞片中研究冰骨折,通常仅为10-20厘米,温度为-10摄氏度或更冷。在这项研究中,该团队使用了超过一英尺厚的淡水冰床,淡水3×6米。他们还精确地控制了环境空气温度,冰是在冷冻术语中温暖的,在BALMY -0.3摄氏度。

使用液压装载装置,该团队在冰上涂上了多轮装载和卸载。目前在该领域的理解表明,冰将显示粘弹性恢复 - 与立即弹性响应分开,它是一个时间相关的,延迟的弹性响应 - 负载之间,至少在设备被告知施加足够的力以完全分裂冰块。

然而,在提供的条件下,冰以意想不到的方式表现出色:它显示出一些弹性恢复,但根本没有显着的粘弹性恢复。事实上,冰是永久变形的。

冰谷偏振光

偏振光使每粒冰都可见,允许研究人员看到裂缝在哪里运行。结果表明,裂缝通过谷物而不是沿谷物边界。荣誉:Iman El Gharamti / Aalto大学,最初在Acta Materialia发表(CC By-NC-ND 4.0)

“我们通常在机械负荷之间看到的是冰恢复 - 它弹回正常形成,直到我们故意应用它永久性裂缝的大力。在我们的研究中,在每次载荷后,冰越来越变形,我们检测到没有显着的延迟弹性恢复,“El Gharamti解释道。

主要贡献因素似乎是冰的温度。这项研究是第一个显示温暖的冰可能表现得比正常研究的冷冰从根本上不同的方式。

“冰没有显示出延迟弹性反应的事实并不符合我们对冰块与重复的力量的传统理解。我们认为这是因为温暖的冰块的行为程度如何,但我们仍然需要做更多的研究来了解发生的事情,“Aalto大学的固体力学教授Jukka Tuhkuri说。

随着较温暖的条件越来越多地预期在伟大的湖泊或波罗的海这样的寒冷地区 - 世界上最繁忙的海洋地区之一 - 图尔里说这对理解温暖冰的力学至关重要。

令人惊讶的是,“在波罗的海的破冰船上的长期冰负荷测量令人惊讶的是,当天气升温时,春天发生了最大的冰负荷。如果我们的船舶和基础设施如桥梁和风力涡轮机设计用于相当可预测的季节,我们需要知道全球变暖带来新条件时会发生什么。它看起来像旧规则可能不会持有,“图尔里说。

调查结果发表在冰冻圈2021年5月27日星期四。

参考:Iman E.Gharamti,John P. Dempsey,ArttuPolojärvi和Jukka Tuhkuri,2021年5月27日,参考文献:“温暖的柱状淡水冰”。冰冻圈
DOI:10.5194 / TC-15-2401-2021

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