CZ304120B6 - Identification method of regelation cycles - Google Patents
Identification method of regelation cycles Download PDFInfo
- Publication number
- CZ304120B6 CZ304120B6 CZ20110846A CZ2011846A CZ304120B6 CZ 304120 B6 CZ304120 B6 CZ 304120B6 CZ 20110846 A CZ20110846 A CZ 20110846A CZ 2011846 A CZ2011846 A CZ 2011846A CZ 304120 B6 CZ304120 B6 CZ 304120B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- temperature
- regelation
- cycle
- derivative
- point
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Description
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká způsobu určení bodu fázové změny vody a regelačních cyklů v sedimentech a půdách na základě teplotních dat.The invention relates to a method for determining the phase change point of water and regelation cycles in sediments and soils based on temperature data.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Regelací se rozumí soubor procesů vedoucích k fázové přeměně vody (kapalná voda-led-kapalná voda) a roztoků obsažených v půdě, sedimentech, případně ve skalních horninách (FRENCH, Η., M. (2007): The Periglacial Environment. John Wiley and Sons). Regelace je významným procesem fyzikálního zvětrávání, při kterém dochází ke vzniku prasklin v konzistentních materiálech přírodní i technické povahy a způsobuje jejich destrukci. Při změně fáze vody z kapalného do pevného stavu, dochází k nárůstu jejího objemu o cca 1/11 (9 %) (SEKYRA J., (1960): Působení mrazu na půdu - Kryopedologie se zvláštním zřetelem k ČSR, Nakladatelství ČSAV, Praha), a to pak způsobuje mechanické poškozování substrátu doprovázející její mrznutí. Regelací jsou postiženy klimatické regiony, kde dochází k sezónnímu promrzání. Při mrznutí vody dochází ke změně jejího skupenství z kapalného na pevné, která je doprovázena uvolňováním latentního tepla. Obecně je projev tohoto procesu popisován stagnací poklesu teploty (YERSHOV, E. D. (2004): General Geocryology, Cambridge University Press, Cambridge), dokud nedojde k odebrání dostatečného množství tepla umožňujícího přeměnu veškeré vody v led. Aktuální problém však spočívá ve způsobu určení tohoto procesu (vymezení regelace), jelikož jak se ukazuje, a laboratorní zkoušky to potvrzují, není tato fázová přeměna vázána na žádnou konstantní teplotu (vzhledem k charakteru/zrnitosti, obsahu organické hmoty atd./substrátu) a zároveň je délka stagnace teploty proměnlivá (i za předpokladu konstantního poklesu teploty). Tato variabilita je natolik závažným problémem, že hypotetickou myšlenku využití efektu latentního tepla nebylo dosud možno přeměnit v jednoznačný postup a určování regelace se provádí jen expertním odhadem na základě vizualizace průběhu teplot. Tedy jde zase o „ad hoc“ řešení tohoto úkolu postavené jen na empirii, podobně jako výpočet regelace na základě prostého přechodu přes 0 °C či jinak definovaných teplotách mrznutí vody (DAVEY, M. C., PICKUP, J. BLOCK, W. (1992): Temperature variation and its biological significance in fellfield habitats on a maritime Antarctic island. Antarctis Science, 4, p. 383-388; KOZLOWSKI, T. (2004): Soil freezing point as obtained on melting. Cold Regions Science ant Technology, vol. 38, p. 93 - 101; FRENCH, Η., M. (2007): The Periglacial Environment. John Wiley and Sons; SCOTT, Μ. B. et al. (2008): Temperature and Moisture Trends in Non-sorted Earth Hummocks and Stripes on the Old Man Range, New Zealand: ímplications for Mechanismus of Maintenance. Permafrost and Periglacial Process, vol. 19, p. 305 - 314) bez ohledu na to, zda-li řídicí fyzikální děj, tj. fázová změna, skutečně proběhl.By regelation is meant a set of processes leading to phase transformation of water (liquid water-ice-liquid water) and solutions contained in soil, sediments and possibly in rock rocks (FRENCH, Η., M. (2007): The Periglacial Environment. John Wiley and Sons). Regelation is an important process of physical weathering, during which cracks occur in consistent materials of natural and technical nature and cause their destruction. When changing the phase of water from liquid to solid state, its volume increases by about 1/11 (9%) (SEKYRA J., (1960): Effect of frost on soil - Cryopedology with special regard to Czechoslovakia, Czechoslovak Academy of Sciences, Prague) , which in turn causes mechanical damage to the substrate accompanying its freezing. Climate regions where seasonal freezing occurs are affected by regelation. When the water freezes, its state changes from liquid to solid, which is accompanied by the release of latent heat. Generally, the manifestation of this process is described by the stagnation of the temperature drop (YERSHOV, E. D. (2004): General Geocryology, Cambridge University Press, Cambridge) until sufficient heat is removed to convert all water into ice. However, the current problem lies in the method of determining this process (the definition of regelation) since, as it turns out, and laboratory tests confirm this, this phase transformation is not bound to any constant temperature (due to nature / granularity, organic matter content etc. / substrate) and at the same time, the length of temperature stagnation is variable (even under the assumption of a constant temperature drop). This variability is such a serious problem that the hypothetical idea of utilizing the latent heat effect has not yet been transformed into an unambiguous procedure, and the determination of regelation is only made by expert estimation based on temperature visualization. Thus, it is an "ad hoc" solution of this task based solely on empiricism, similar to the calculation of regelation based on a simple transition over 0 ° C or otherwise defined freezing temperatures of water (DAVEY, MC, PICKUP, J. BLOCK, W. (1992) Antarctis Science, 4, pp. 383-388, KOZLOWSKI, T. (2004): Soil freezing point as obtained on melting Cold Regions Science ant Technology, vol. 38, pp. 93 - 101; FRENCH, Η., M. (2007): The Periglacial Environment, John Wiley and Sons, SCOTT, B. B. et al. (2008): Temperature and Moisture Trends in Non-sorted Permafrost and Periglacial Process, vol. 19, pp. 305 - 314) regardless of whether the control physical process, ie phase change , it really did.
Jsou známy přístroje, které využívají efektu regelace (tj. principů fázových změn vody), avšak bez určení jejího průběhu. Patentované přístroje a zařízení byly vytvořeny například pro testování vlivu mrznutí a tání na hrubozrnný materiál (CN 101762431 (2010), či pórobeton (JP 2006118950 (2006) či pro testování regelačních cyklů, jež zpětně využívá uvolněnou energii (CN 201149570 (2008. Další vynálezy využívají mrznutí a tání k testování jejich vlivu na materiál na bázi cementu (CN 101788442 (2010), či využívají střídání mrznutí a tání pro metodu selektivní planarizace (US 5348615 (1994) či pro protismykovou úpravu pneumatik (JP 58141905 (1983). Jde tedy obecně o technické využití samotného principu změny fáze, nikoli však jejího stanovení na základě teplotních dat. Principu fázové změny vody rovněž využívá množství vynálezů, jejichž účelem bývá protimrznoucí ochrana různých látek.Devices are known which utilize the effect of regelation (ie the principles of phase change of water), but without determining its course. Patented instruments and devices have been created, for example, to test the effect of freezing and melting on coarse-grained material (CN 101762431 (2010) or aerated concrete (JP 2006118950 (2006)) or to test re-relaxation cycles that use energy released (CN 201149570 (2008.) utilize freezing and thawing to test their effect on cementitious material (CN 101788442 (2010)), or use alternating freezing and thawing for the selective planarization method (US 5348615 (1994) or for skid treatment of tires (JP 58141905 (1983)). in general, the technical application of the phase change principle itself, but not its determination on the basis of temperature data The principle of phase change water also makes use of a number of inventions designed to antifreeze protection of various substances.
Žádný z výše uvedených ani jiných patentových dokumentů tedy neřeší vymezování regelace v půdě či sedimentech, již lze hodnotit na základě charakteru a průběhu teplotních dat. Dosavadní metody určování regelace, publikované v odborné literatuře, jsou principiálně založeny na teplotních měřeních, což je dáno jejich jednoznačností (menší riziko negativního ovlivnění měření vnějšími příčinami, ale i samotnou podstatu přístroje), spolehlivostí a přesností termálních čidel oproti ostatním čidlům, nevyjímaje jejich řádově nižší pořizovací ceny. Jinými slovy tyto metody neurčují změnu fáze přímo, ale využívají k tomu teplotních měření.Thus, none of the above-mentioned or other patent documents addresses the delimitation of regelation in soil or sediments, which can be evaluated on the basis of the nature and course of temperature data. The existing methods of determining regelation, published in the scientific literature, are principally based on temperature measurements, which is given by their uniqueness (less risk of negatively influencing the measurement by external causes, but also the very nature of the device), reliability and accuracy of thermal sensors compared to other sensors. lower purchase prices. In other words, these methods do not directly determine phase change, but use temperature measurements.
METODA APROXIMACE PODLE TEPLOTY VZDUCHUAPROXIMATION METHOD BY AIR TEMPERATURE
Primárním nedostatkem metody využívající pouze teplot vzduchu při určování regelační aktivity v půdě a sedimentech je užívání teplotních dat získaných mimo studovaný objekt. Přestože jsou teploty vzduchu dobrými indikátory periglaciálního klimatu, jež podmiňuje výskyt regelační činnosti v půdách, nejsou pro určení teplotního režimu půd signifikantní (FRENCH, Η., M. (2007): The Periglacial Environment. John Wiley and Sons) a zásadně se od nich liší (např. vlivem odlišné tepelné kapacity či termální vodivosti, GAVRILIEV, R. 1. (2004): Thermal properties of soils and surface covers. 277-294, In Esch, D. C. /editor/ - Thermal Analysis, construction, and Monitoring Methods for Frozen Ground, American Society of Civil Engineering). Vnitropůdní podmínky se zcela liší od podmínek atmosférických, ať už je to dáno přítomností vegetace či sněhové pokrývky (YERSHOV, E. D. (2004); General Geocryology. Cambridge University Press, Cambridge, SEKYRA J., (1960): Působení mrazu na půdu - Kryopedologie se zvláštním zřetelem kČSR, Nakladatelství ČSAV, Praha). Navíc už samotný charakter půdního prostředí podmiňuje zcela odlišné chování v případě pohybu vody (mj. obohacené o rozpuštěné látky), průběhu teplot a stím související variability energetických toků v prostoru a čase. Celý systém je tak daleko komplikovanější - je multifaktorový (vliv pórovitosti, sklonu a expozice svahu, distribuce sněhu, nasycení předchozími srážkami atd.) a tak reaguje na změny podmínek s velkou variabilitou chodu teplot a obsahu půdní vody - vlhkostí.The primary drawback of the method using only air temperatures to determine regelation activity in soil and sediments is the use of temperature data obtained outside the study object. Although air temperatures are good indicators of the periglacial climate that condition the occurrence of soil regelation activity, they are not significant in determining the soil temperature regime (FRENCH, Η., M. (2007): The Periglacial Environment (John Wiley and Sons)). different (eg due to different thermal capacity or thermal conductivity, GAVRILIEV, R. 1. (2004): Thermal properties of soils and surface covers. 277-294, In Esch, DC / editor / - Thermal Analysis, Construction, and Monitoring Methods for Frozen Ground, American Society of Civil Engineering). The intrinsic conditions are completely different from atmospheric conditions, whether this is due to the presence of vegetation or snow cover (YERSHOV, ED (2004); General Geocryology. Cambridge University Press, Cambridge, SEKYRA J., (1960): Effects of Frost on Soil - Cryopedology with special regard to the Czechoslovak Socialist Republic, Publishing House of the Czechoslovak Academy of Sciences, Prague). In addition, the very nature of the soil environment determines completely different behavior in the case of water movement (inter alia enriched with dissolved substances), temperature course and the related variability of energy flows in space and time. The whole system is thus much more complicated - it is multifactorial (influence of porosity, slope and exposure of slope, snow distribution, saturation by previous rainfall, etc.) and thus reacts to changes in conditions with great variability of temperature operation and soil water content - humidity.
METODA PŘECHODU TEPLOTY PŘES 0 °CTEMPERATURE TRANSFER METHOD OVER 0 ° C
Pro určování regelačních cykluje nejjednodušší a doposud nejčastěji používaná metoda prostého přechodu přes 0 °C. Hodnota 0 °C představuje bod mrznutí čisté volné vody. Tato definice bodu mrazu však neuvažuje přírodní podmínky typické pro vodu a roztoky obsažené v půdách. V přírodních podmínkách totiž k mrznutí dochází při teplotách nižších, než je 0 °C (KOZLOWSK1, T. (2009): Some factors affecting supercooling and the equilibrium freezing point in soil water systems. Cold Regions Science and Technology, vol. 59, p. 25 - 33). Jakékoliv „znečištěni“ vody je nutně příčinou změny kritické hodnoty mrznutí, a to podle následujících pravidel:For the determination of regelation cycles, the simplest and most frequently used method of simple transition over 0 ° C has been used so far. 0 ° C represents the freezing point of pure free water. However, this definition of freezing point does not take into account the natural conditions typical of water and soils contained in soils. In natural conditions, freezing occurs at temperatures below 0 ° C (KOZLOWSK1, T. (2009): Some regions affecting supercooling and the equilibrium freezing point in soil water systems. Cold Regions Science and Technology, vol. 59, p. 25-33). Any "contamination" of water necessarily causes a change in the critical freezing value according to the following rules:
- obsah solí rozpuštěných ve vodě snižuje teplotu mrznutí;- the content of salts dissolved in water reduces the freezing point;
- přítomnost (půdních) částic ve vodě, resp. voda obsažená v půdě má tu vlastnost, že se snižuje teplota mrznutí ekvivalentně s množstvím tepla potřebného na přerušení soudržných vazeb mezi molekulami vody a těmito částicemi a zároveň ekvivalentně k velikosti kapilárních pórů (tzn. pro méně porézní substráty je zapotřebí většího podchlazení)- presence of (soil) particles in water, resp. the water contained in the soil has the property of lowering the freezing temperature equivalent to the amount of heat needed to break the cohesive bonds between the water molecules and these particles and at the same time to the capillary pore size (i.e., more subcooled for less porous substrates)
- změny obsahu vlhkosti půdy odvíjející se od fázových změn vody při mrznutí/tání vody v půdě vedou k celkovým změnám tepelných vlastností (tepelná kapacita a konduktivita) systému (GAVRILIEV, R. I. (2004): Thermal properties of soil and surface covers. 277294, ln Esch, D. C. /editor/ - Thermal Analysis, construction, and Monitoring Methods for Frozen Ground, American Society of Civil Engineering);- changes in soil moisture content resulting from phase changes of water during freezing / thawing of soil water lead to overall changes in the thermal properties (heat capacity and conductivity) of the system (GAVRILIEV, RI (2004): Thermal properties of soil and surface covers. 277294, ln Esch, DC (editor) - Thermal Analysis, Construction, and Monitoring Methods for Frozen Ground, American Society of Civil Engineering);
- rostoucí tlak snižuje teplotu mrznutí.- rising pressure lowers freezing temperature.
Kromě výše uvedených pravidel, jež vylučují vhodnost použití metody překročení 0 °C pro určování regelace, je na místě zdůraznit roli latentního tepla při fázové přeměně vody. Při fázové přeměně dochází k reorganizaci krystalové mřížky vody, což se neobejde bez energetických výdajů/spotřeby. Od začátku mrznutí zůstává teplota ochlazovaného systému (vlhké půdy) . 2 .In addition to the above rules, which exclude the desirability of using the 0 ° C method to determine regelation, it is appropriate to emphasize the role of latent heat in the phase transformation of water. The phase transformation leads to a reorganization of the water crystal lattice, which is not without energy costs / consumption. The temperature of the cooled system (wet soil) remains from the beginning of freezing. 2.
přibližně stejná po určitou dobu, dokud se neuvolní veškeré latentní teplo. V případě konstantního ochlazování pokračuje tento děj dalším poklesem teploty již přeměněného systému. Velmi podrobně tuto problematiku popisuje YERSHOV, E. D. (2004): General Geocryology. Cambridge University Press, Cambridge, který zdůrazňuje, že k mrznutí vody v půdě tedy dochází postupně při sledu záporných teplot po určitou dobu (tzv. „zero-curtain“ efekt), a až po uvolnění veškerého latentního teplaje voda považována za zmrzlou.approximately the same over a period of time until all latent heat is released. In the case of constant cooling, this process continues with a further decrease in the temperature of the already converted system. YERSHOV, E. D. (2004): General Geocryology describes this issue in great detail. Cambridge University Press, Cambridge, which emphasizes that the water freezing in the soil thus occurs gradually with a sequence of negative temperatures over a period of time (the "zero-curtain" effect), and only after the release of all latent heat is water considered frozen.
Užití jediné hodnoty (0 °C) jako limitu počátku a konce regelace je z nastíněných důvodů nepřesné a z fyzikální podstaty zcela irelevantní. Metoda, při níž se za počátek i konec regelačního cyklu uvažuje překročení 0 °C (směrem dolů při mrznutí a směrem nahoru při tání), tak v praxi odhaluje řadu nereálných regelačních cyklů, které neindikují žádnou skutečnou fázovou změnu vody definující regelaci v pravém slova smyslu. Přesto je postup určování regelace za použití přechodu přes hodnotu 0 °C díky nenáročnosti na výpočet oblíbený a využívaný v řadě výzkumů po celém světě (viz např.: BALLANTYNE, C. K. (1996): Formation of Miniatuře Sorted Patterns by Shallow Ground Freezing: a Field Experiment. Permafrost and Periglacial Processes, vol. 7, p. 409 - 424, HUMLUM, O., CHRISTIANSEN, Η. H. (1998): Mountain Climate an Periglacial Phenomena in the Faeroe Islands. Permafrost Periglacial Process, vol. 9, p. 189 — 211). Pravdou je, že někteří autoři (např. VIEIRA G. T., MORA, C., RAMOS, M. (2003). Ground temperature regimes and geomorphological implications in a Mediterranean mountain (Serra da Estrela, Portugal). Geomorphology, vol. 52, p. 57 - 72), ač použili pro své studie metodu překročení 0 °C, zmiňují její neadekvátnost vzhledem k výše uvedeným rozporům vyplývajícím z průběhu fázové změny vody.The use of a single value (0 ° C) as the limit of the beginning and the end of the regelation is inaccurate for the reasons outlined and completely irrelevant for physical reasons. A method whereby the beginning and the end of the regelation cycle is considered to exceed 0 ° C (downwards during freezing and upwards during melting) thus in practice reveals a series of unrealistic regelation cycles that do not indicate any real phase change of water defining regelation in the true sense . Nevertheless, the process of determining regelation using the 0 ° C transition due to the low-cost calculation is popular and used in a number of researches around the world (see, eg: BALLANTYNE, CK (1996): Formation of Thumbnail Experiment, Permafrost and Periglacial Processes, vol. 7, pp. 409-424, Humum, O., CHRISTIANSEN, H.H (1998): Mountain Climate and Periglacial Phenomena in the Faeroe Islands, Permafrost Periglacial Process, vol. 9, p. 189-211). The truth is that some authors (eg VIEIRA GT, MORA, C., RAMOS, M. (2003). Ground temperature regimes and geomorphological implications in the Mediterranean mountain (Serra da Estrela, Portugal). Geomorphology, vol. 52, p. 57 - 72), although they used the method of exceeding 0 ° C for their studies, they mention its inadequacy due to the above mentioned discrepancies resulting from the phase change of water.
METODA INTERVALU TEPLOTTEMPER INTERVAL METHOD
Způsob, který by vyřešil výše zmíněným problém potřeby identifikace uvolnění, resp. spotřeby latentního tepla pro určení začátku a konce regelačního cyklu, je částečně vyřešen metodou určitého intervalu teplot. V této metodě se stanoví jisté rozmezí teplot, kdy bude voda při překročení jedné hodnoty intervalu směrem dolů považována za zmrzlou a při překročení druhé (odlišné) hodnoty intervalu směrem nahoru za roztátou. Je zřejmé, že toto „ad hoc“ určení oněch hraničních hodnot či v lepším případě hodnot určených na základě empirie není univerzální a trpí stejnými nedostatky jako metoda přechodu přes 0 °C, které vyplývají z výše popsaných pravidel anomálií mrznutí vody.A method which would solve the above-mentioned problem of the need to identify the release, respectively. The consumption of latent heat to determine the start and end of the regelation cycle is partially solved by the method of a certain temperature interval. This method establishes a certain temperature range where water is considered frozen when one interval value is exceeded and thawed when the second (different) interval value is exceeded. Obviously, this “ad hoc” determination of those limit values or, at best, empirical values is not universal and suffers from the same deficiencies as the 0 ° C transition method resulting from the above-described rules of water freezing anomalies.
Tento metodický postup eliminuje nesrovnatelnost v podobě určení fázové změny vody překročením pouze jediné hodnoty v obou směrech. Navíc je použití intervalu podpořeno skutečností různých hodnot bodu mrznutí a tání. Přestože je proces tání fyzikální podstatou podobný opačnému směru procesu mrznutí, oba děje nejsou zcela shodné. K tání tak dochází při jiných, zpravidla vyšších teplotách než je tomu u mrznutí (KOZLOWSKI, T. (2009): Some factors affecting supercooling and the equilibrium freezing point in soil--water systems. Cold Regions Science and Technology, vol. 59, p. 25 - 33). Otázkou však zůstává, jak správně stanovit rozmezí teplot, při němž dochází k fázové přeměně vody, aby byl zaručen skutečný průběh uvolňování/spotřeby latentního tepla v rámci tohoto intervalu. Při vymezení příliš širokého intervalu (např. +2 až -2 °C) dojde sice k detekování skutečně proběhlých cyklů, ale řada cyklů, které svou maximální zápornou amplitudou nepřekročila stanovený limit, a přesto zde došlo k fázové přeměně vody, nebude vůbec určena.This methodical procedure eliminates the incomparability in the form of determination of the phase change of water by exceeding only one value in both directions. In addition, the use of the interval is supported by the fact of different freezing and melting point values. Although the melting process is physically similar to the opposite direction of the freezing process, both processes are not entirely identical. Thus, melting occurs at other, generally higher, temperatures than freezing (KOZLOWSKI, T. (2009): Some regions affecting supercooling and equilibrium freezing point in soil - water systems. Cold Regions Science and Technology, vol. 59, p. 25-33). The question, however, is how to correctly determine the temperature range at which the phase change of water takes place in order to guarantee the true course of latent heat release / consumption within this interval. If too wide a range (eg +2 to -2 ° C) is detected, the actual cycles will be detected, but a series of cycles that by their maximum negative amplitude did not exceed the set limit and yet there was a phase change of water will not be determined at all.
Z používaných intervalů lze zmínit např. interval -0,5 až 0 °C (SCOTT, Μ. B. et al. (2008): Temperature and Moisture Trends in Non-sorted Earth Hummocks and Stripes on the Old Man Range, New Zealand: Implications for Mechanisms of Maintenanace. Permafrost and Periglacial Process, vol. 19, p. 305 - 314), kdy je začátek regelace uvažován při poklesu teploty pod -0,5 °C a konec regelace při vzestupu nad 0 °C. Ještě přijatelnější je řešení regelační aktivity s použitím užšího intervalu, jehož vhodnost podporují zákonitosti spjaté s fázovou změnou vody v půdách. Jedná se o interval teplot -0,1 až 0 °C, který byl stanoven Křížkem et al. (Stav geomorfologických výzkumů v roce 2009, 15.-17.4.2009 Kašperské hory) na základě terénního šetření v peri-3 CZ 304120 B6 glaciálních tvarech alpinského bezlesí v Hrubém Jeseníku. Takto vymezený interval byl vhodný z následujících důvodů:Among the intervals used, the range is -0.5 to 0 ° C (SCOTT, B. et al. (2008): Temperature and Moisture Trends in Non-sorted Earth Hummocks and Stripes on the Old Man Range, New Zealand Permafrost and Periglacial Process, vol. 19, p. 305 - 314), when the beginning of regelation is considered when the temperature drops below -0.5 ° C and the end of the regelation when it rises above 0 ° C. Even more acceptable is the solution of regelation activity using a narrower interval, the suitability of which is supported by patterns associated with the phase change of water in soils. This is a temperature range of -0.1 to 0 ° C, as determined by Křížek et al. (State of geomorphological researches in 2009, 15.-17.4.2009 Kašperské hory) based on field survey in peri-glacial forms of alpine forest-free area in Hrubý Jeseník. This interval was suitable for the following reasons:
- V terénu měřené půdní profily byly vždy při půdní teplotě nižší než —0,1 °C promrzlé (byl u nich pozorován segregační led), zatímco při teplotách v rozmezí -0,1 až 0 °C byly někdy promrzlé a někdy nepromrzlé, přičemž při teplotách nad 0 °C se u nich segregační led nikdy nevyskytoval;- The soil profiles measured in the field were always frozen at soil temperatures below –0.1 ° C (segregation ice was observed), while at temperatures between -0.1 and 0 ° C they were sometimes frozen and sometimes not frozen, at temperatures above 0 ° C, segregation ice never occurred;
- přírodní voda vázaná v půdě má díky obsahu solí posunutou hranici mrznutí na přibližně -0,1 °C;- the natural water bound in the soil has a shifted freezing limit to about -0.1 ° C due to its salt content;
- interval je v souladu s předpokládanými možnostmi teplotních čidel, je-li chyba měření v řádu jedné desetiny.- the interval is in accordance with the expected possibilities of temperature sensors, if the measurement error is in the order of one tenth.
Hlavním a zásaditým nedostatkem užití metody určitého intervalu teplot je podobně jako u metody přechodu přes 0 °C neschopnost zachytit proměnlivost (dynamiku) regelace a stanovení arktických teplot při fázové přeměně vody. Jde o to, že bylo zjištěno, že při po sobě následujících regelacích mrzne voda pokaždé při jiné teplotě a stejně tak taje pokaždé při jiné teplotě, což je dáno měnícími se podmínkami, např. odlišným nasycením půdního substrátu vodou z povrchu, nadložních či podložních horizontů. Tedy pomocí této metody není a ani nemůže být identifikován skutečný proces regelace.The main and fundamental drawback of using the method of a certain temperature interval is, like the method of passing over 0 ° C, the inability to capture the variability (dynamics) of regelation and the determination of arctic temperatures during the phase transformation of water. The point is that it has been found that, in successive regelations, the water freezes at different temperatures each time, as well as melts at different temperatures, due to changing conditions, eg different saturation of soil substrate with surface water, overburden or subsoil horizons . Thus, the real regelation process cannot and cannot be identified using this method.
METODA ZERO-CURTAINZERO-CURTAIN METHOD
Z výše uvedeného vyplývá, že teplotní interval, který simuluje rozsah fázové přeměny vody, je v reálných podmínkách přírodního prostředí velmi variabilní a prakticky jej nelze žádným univerzálním „ad hoc“ způsobem vymezit. Skutečný „zero-curtain“ efekt (efekt uvolňování/spotřeby latentního tepla při fázové změně vody v půdě) probíhá v závislosti na mnoha faktorech, jako je obsah vody v půdě, charakter půdního substrátu, obsah organické hmoty apod. Jisté je, že k fázové přeměně vody dochází při teplotách „blízko“ pod 0 °C (KOZLOWSKI, T. (2004): Soil freezing point as obtained on melting. Cold Regions Science and Technology, vol. 38, p. 93- 101, KOZLOWSKI, T. (2009): Some factors affecting supercooiing and the equilibrium freezingpoint in soil-water systems. Cold Regions Science and Technology, vol. 59, p. 25 - 33). Fázová přeměna vody v led se díky roli latentního tepla musí nutně projevit stagnací (kolísáním) teploty kolem určité hodnoty po jistou dobu. Po ukončení této stagnace teplota dále klesá/stoupá. Na místě je otázka, jak přesně stanovit konec stagnace teploty a tedy začátek, resp. konec regelace.It follows from the above that the temperature interval, which simulates the extent of the phase transformation of water, is very variable in real conditions of the natural environment and practically cannot be defined by any universal “ad hoc” method. The true zero-curtain effect (latent heat release / consumption effect in the soil water phase change) takes place depending on many factors such as soil water content, soil substrate character, organic matter content, etc. water conversion occurs at temperatures close to 0 ° C (KOZLOWSKI, T. (2004): Soil freezing point as obtained on melting. Cold Regions Science and Technology, vol. 38, pp. 93-101, KOZLOWSKI, T. ( 2009): Some factors affecting supercooling and equilibrium freezing point in soil-water systems (Cold Regions Science and Technology, vol. 59, pp. 25–33). The phase conversion of water into ice due to the role of latent heat must necessarily result in stagnation (fluctuation) of temperature around a certain value for a certain period of time. After this stagnation, the temperature continues to decrease / rise. The question is how to precisely determine the end of temperature stagnation and thus the beginning, respectively. end of regelation.
Na možnost využití uvolňování/spotřeby latentního tepla pro potřeby vymezení regelace, tj. na „zero-curtain“ efekt poukazuje několik autorů (např. GRAB, S. W. (2005): Earth hummocks (thúfur): new insights to thein thermal characteristics and development in eastern Lesotho, Southern Africa. Earth Surface Processes and Landforms, vol. 30, p. 541 - 555, MATSUOKA, N. (2006): Monitoring periglacial processes: Towards construction of a globál network. Geomorphology, vol. 80, p. 20 - 31, SAWADAA, Y., ISHIKAWAB, Μ., ONOA, Y. (2003): Thermal regime of sporadic permafrost in a block slope on Mt. Nishi-Nupukaushinupuri, Hokkaido Island, Northern Japan. Geomorphology, vol. 52, p. 121 - 130, WEST1N, B., ZUIDHOFF, F. S. (2001): Ground Thermal Conditions in a Frost-Crack Polygon, a Palsa and a Minerál Palsa (Lithalsa) in the Discontinuous Permafrost Tone, Northern Sweden. Permafrost and Periglacial Processes, vol. 12, p. 325 - 335), přesto jej ke stanovení začátku a konce regelace nebylo řádně využito. Příčiny lze zřejmě hledat: a) v nedostatečně přesných teplotních měřeních, b) v nedostatečné frekvenci teplotních měření, c) v proměnlivosti teplot mrznutí/tání po sobě jdoucích regelací a neschopnosti tuto proměnlivost postihnout, d) v proměnlivosti délek stagnujících teplot, e) v odlišnosti hodnot teplot na začátku a konci regelace. Vlastnosti c, d, e nebyly zatím nikým popsány, avšak jsou pro stanovení regelací zásadní. Nejdále ve využití efektu „zero-curtain“ dospěl Grab (2005), který však použití metody blíže nespecifikoval a ani nedefinoval, jakýmThe possibility of using latent heat release / consumption for the purpose of limiting regelation, ie the zero-curtain effect is pointed out by several authors (eg GRAB, SW (2005): Earth hummocks (thúfur): new insights to the thermal characteristics and development in Eastern Lesotho, Southern Africa, Earth Surface Processes and Landforms, vol. 30, pp. 541-555, MATSUOKA, N. (2006): Monitoring Periglacial Processes: Towards Construction of a Global Network, Geomorphology, vol. 80, p. - 31, SAWADAA, Y., ISHIKAWAB,,., ONOA, Y. (2003): Thermal regime of sporadic permafrost in a block slope on Mt. Nishi-Nupukaushinupuri, Hokkaido Island, Northern Japan, Geomorphology, vol. 52, p. 121-130, WEST1N, B., ZUIDHOFF, FS (2001): Ground Thermal Conditions in a Frost-Crack Polygon, and Palsa and a Mineral Palsa (Lithalsa) in the Discontinuous Permafrost Tone, Northern Sweden. vol. 12, p. 325 - 335), yet to determine the beginning and end of reg Elation was not properly used. The reasons can be obviously searched for: a) insufficiently accurate temperature measurements, b) insufficient frequency of temperature measurements, c) variability of freezing / melting temperatures of successive regelations and inability to capture this variability, d) variability of stagnant temperature lengths, e) v temperature differences at the beginning and end of regelation. Properties c, d, e have not been described by anyone yet, but they are essential for determining regelations. Grab (2005) reached the farthest use of the zero-curtain effect, but did not specify the use of the method or define
-4CZ 304120 B6 způsobem postupoval při vymezení začátku i konce regelace. Grab nikterak nekonkretizoval hodnoty teplot, při nichž by mělo docházet k fázové změně vody, ani délku stagnujícího úseku, kdy dochází k uvolňování latentního tepla. Matsuoka (2006) vyznačil stagnující teplotní úseky v grafech teplotních křivek, avšak ani on přesně nespecifikoval jejich výběr ajejich hodnoty. Lze tedy říci, že uvedení autoři s využitím empirie vizuálně kvalifikovaným odhadem vyhodnotili regelace z vykreslených teplotních křivek bez jasně definovaných kritérií. Tento manuální postup je však reálně nemožný u delších časových řad nebo u řad s hustším měřením, nehledě k absenci přesně definovaných kritérií.He proceeded in the manner of defining the beginning and the end of regelation. Grab did not specify in any way the temperature values at which the phase change of water should occur, nor the length of the stagnant period when latent heat is released. Matsuoka (2006) marked stagnant temperature sections in the graphs of temperature curves, but neither did he exactly specify their selection and their value. Thus, it can be said that the empirical authors evaluated the regelations from the plotted temperature curves without clearly defined criteria using a visually qualified estimate. However, this manual procedure is virtually impossible for longer time series or for more dense measurements, despite the absence of well-defined criteria.
Cílem předloženého vynálezu je definovat postup (algoritmus), který umožňuje na základě kontinuálně měřených teplotních dat jednoznačně definovat začátek a konec regelace metodou zero-curtain s dynamicky měnící se hraniční kritickou teplotou fázové změny vody. Tento postup umožňuje z časově uspořádané řady teplotních dat s daným časovým krokem zjistit počet změn fáze vody respektující reálný průběh teplot, který byl testován v terénu i v laboratoři. Níže uvedený postup dovoluje jednoznačné odhalení uvolňování či spotřeby latentního tepla a umožňuje řešení problému vymezení regelace za jasně stanovených podmínek.It is an object of the present invention to define a process (algorithm) that allows, on the basis of continuously measured temperature data, to clearly define the start and end of regelation by the zero-curtain method with a dynamically changing critical temperature critical phase temperature. This procedure makes it possible to find out from the time-ordered series of temperature data with a given time step the number of changes of the water phase respecting the real temperature course, which was tested in the field and in the laboratory. The procedure below allows for the unambiguous detection of latent heat release or consumption and enables the problem of delimitation of regelation under clearly defined conditions.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Předmětem předkládaného vynálezu je způsob identifikace regelačních cyklů (tj. cyklů mrznutí a tání) z naměřené závislosti teploty na čase, jehož podstata spočívá v tom, že se určí - počátek regelačního cyklu jako bod, v němž je teplota v teplotním rozmezí -2 až 0 °C, výhodněji -1 až 0 °C, nejvýhodněji -0,3 až 0 °C a v němž je zároveň hodnota první derivace nižší než -0,15, výhodněji nižší než -0,10, nejvýhodněji nižší než -0,05, přičemž tomuto bodu předchází stagnující úsek závislosti, jehož hodnota první derivace je v rozmezí -0,15 až +0,15, výhodněji v rozmezí -0,10 až +0,10, nejvýhodněji v rozmezí -0,05 až +0,05, přičemž délka tohoto stagnujícího úseku závislosti je alespoň jedna hodina, výhodněji alespoň 3 hodiny, a po tomto bodu následuje úsek poklesu teploty, v němž je hodnota první derivace nižší než -0,15, výhodněji nižší než -0,10, nejvýhodněji nižší než -0,05, trvající alespoň 1 hodinu, výhodněji alespoň 3 hodiny, přičemž v případě, že teplota klesne pod -2 °C, výhodněji pod -1 °C, nejvýhodněji pod -0,3 °C, aniž by byl nalezen bod, splňující tato kritéria, je počátkem regelačního cyklu bod prvního poklesu teploty pod -2 °C, výhodněji pod -1 °C, nejvýhodněji pod -0,3 °C, dále se určíIt is an object of the present invention to provide a method for identifying regelation cycles (i.e., freezing and thawing cycles) from a measured temperature versus time dependence, which is to determine: the start of the regelation cycle as a point where the temperature is within a temperature range of -2 to 0 ° C, more preferably -1 to 0 ° C, most preferably -0.3 to 0 ° C and wherein at the same time the value of the first derivative is less than -0.15, more preferably less than -0.10, most preferably less than -0.05 preceded by a stagnating stretch of dependence having a value of the first derivative in the range of -0.15 to +0.15, more preferably in the range of -0.10 to +0.10, most preferably in the range of -0.05 to +0, The length of the sluggish portion of the dependence is at least one hour, more preferably at least 3 hours, and this point is followed by a temperature drop period in which the value of the first derivative is less than -0.15, more preferably less than -0.10, most preferably lower than -0 05, lasting at least 1 hour, more preferably at least 3 hours, and if the temperature falls below -2 ° C, more preferably below -1 ° C, most preferably below -0.3 ° C without finding a point meeting these criteria , the start of the regelation cycle is the first temperature drop point below -2 ° C, more preferably below -1 ° C, most preferably below -0.3 ° C, further determining
- první konec regelačního cyklu jako bod, kde se teplota pohybuje v rozmezí -2 až 0 °C, výhodněji -1 až 0 °C, nejvýhodněji -0,5 až 0 °C, a jehož první derivace je vyšší než 0,15, výhodněji vyšší než 0,10, nejvýhodněji vyšší než 0,05, přičemž tomuto bodu předchází stagnující úsek závislosti, jehož hodnota první derivace je v rozmezí -0,15 až +0,15, výhodněji v rozmezí -0,10 až +0,10, nejvýhodněji v rozmezí -0,05 až +0,05, přičemž délka tohoto stagnujícího úseku závislosti je alespoň jedna hodina, výhodněji alespoň 3 hodiny, a po tomto bodu následuje úsek vzestupu teploty, v němž je hodnota první derivace vyšší než 0,15, výhodněji vyšší než 0,10, nejvýhodněji vyšší než 0,05, trvající alespoň 1 hodinu, výhodněji alespoň 3 hodiny, a po němž je teplota vyšší než -2 °C, výhodněji vyšší než -1 °C, nejvýhodněji vyšší než -0,3 °C, přičemž v případě, že teplota vystoupí nad 0 °C, aniž by byl nalezen bod, splňující tato kritéria, je prvním koncem regelačního cyklu bod prvního vzestupu teploty nad 0 °C, poté se určí- a first end of the regelation cycle as a point where the temperature is in the range of -2 to 0 ° C, more preferably -1 to 0 ° C, most preferably -0.5 to 0 ° C, and whose first derivative is greater than 0.15, more preferably greater than 0.10, most preferably greater than 0.05, wherein said point is preceded by a stagnating stretch of dependence having a first derivative value in the range of -0.15 to +0.15, more preferably in the range of -0.10 to +0, 10, most preferably in the range -0.05 to +0.05, wherein the stagnation period is at least one hour, more preferably at least 3 hours, and is followed by a temperature rise period in which the value of the first derivative is greater than 0, 15, more preferably greater than 0.10, most preferably greater than 0.05, lasting at least 1 hour, more preferably at least 3 hours, and after which the temperature is greater than -2 ° C, more preferably greater than -1 ° C, most preferably greater than - 0.3 ° C, provided that the temperature rises above 0 ° C ° C without finding a point meeting these criteria, the first end of the regelation cycle is the point of first temperature rise above 0 ° C, then
-počátek nejbližšího následujícího regelačního cyklu stejným způsobem jaký je popsán pro určení počátku regelačního cyklu, s tím, že vyhledávání tohoto počátku se provádí na úseku závislosti počínajícím prvním koncem regelačního cyklu, a poté se určí- the beginning of the next following regelation cycle in the same manner as described for determining the start of the regelation cycle, with the search for that beginning being performed on a section of dependency beginning at the first end of the regelation cycle, and then determining
-5CZ 304120 B6-5GB 304120 B6
-všechny body, které odpovídají podmínkám stanoveným výše pro konec regelačního cyklu (tj.-all points that match the conditions set out above for the end of the regelation cycle (i.e.
bod, kde se teplota pohybuje v rozmezí -2 až 0 °C, výhodněji -1 až 0 °C, nejvýhodněji -0,5 až 0 °C, ajehož první derivace je vyšší než 0,15, výhodněji vyšší než 0,10, nejvýhodněji vyšší než 0,05, přičemž tomuto bodu předchází stagnující úsek závislosti, jehož hodnota první derivace je v rozmezí -0,15 až +0,15, výhodněji v rozmezí -0,10 až +0,10, nejvýhodněji v rozmezí -0,05 až +0,05, přičemž délka tohoto stagnujícího úseku závislosti je alespoň jedna hodina, výhodněji alespoň 3 hodiny, a po tomto bodu následuje úsek vzestupu teploty, v němž je hodnota první derivace vyšší než 0,15, výhodněji vyšší než 0,10, nejvýhodněji vyšší než 0,05, trvající alespoň 1 hodinu, výhodněji alespoň 3 hodiny, a po němž je teplota vyšší než -2 °C, výhodněji vyšší než -1 °C, nej výhodněji vyšší než -0,3 °C), a které leží mezi prvním koncem regelačního cyklu a počátkem nej bližšího následujícího regelačního cyklu, přičemž v případě, že teplota vystoupí nad 0 °C, je vyhledávání dalších potenciálních konců regelačního cyklu ukončeno, a následně se stanovía point where the temperature is in the range of -2 to 0 ° C, more preferably -1 to 0 ° C, most preferably -0.5 to 0 ° C, and wherein the first derivative is greater than 0.15, more preferably greater than 0.10, most preferably greater than 0.05, wherein said point is preceded by a stagnating stretch of dependence having a value of the first derivative in the range of -0.15 to +0.15, more preferably in the range of -0.10 to +0.10, most preferably in the range of -0 05 to +0.05, wherein the length of the sluggish region is at least one hour, more preferably at least 3 hours, followed by a temperature rise region in which the first derivative value is greater than 0.15, more preferably greater than 0, 10, most preferably greater than 0.05, lasting at least 1 hour, more preferably at least 3 hours, and after which the temperature is greater than -2 ° C, more preferably greater than -1 ° C, most preferably greater than -0.3 ° C) , which lies between the first end of the regelation cycle and the beginning of the closest follow-up In the event that the temperature rises above 0 ° C, the search for further potential ends of the regelation cycle is terminated and
- skutečný konec regelačního cyklu, kterým je buď bod, kde teplota vystoupila nad 0 °C a nebo poslední bod v intervalu závislosti mezi prvním koncem regelačního cyklu a počátkem nejbližšího následujícího regelačního cyklu splňující podmínky pro konec regelačního cyklu.- the actual end of the regelation cycle, which is either the point where the temperature has risen above 0 ° C or the last point in the interval between the first end of the regelation cycle and the beginning of the next following regelation cycle meeting the conditions for the end of the regelation cycle.
Regelační cyklus je pak interval mezi začátkem regelačního cyklu a skutečným koncem regelačního cyklu.The regelation cycle is the interval between the start of the regelation cycle and the actual end of the regelation cycle.
Příklady vymezení regelačního cyklu ukazuje schematicky obr. 1.Fig. 1 shows schematically examples of the definition of the regelation cycle.
Výpočet první derivace teplotní křivky v čase t probíhá následovně:The first derivative of the temperature curve at time t is calculated as follows:
dt 2 (1) kde Tje teplota, t čas, T,, I je teplota v čase t + 1 a T, / je teplota v čase /-1 a číslo 2 představuje počet časových kroků mezi měřeními. Časový krok měření je v rozmezí 15 minut až 2 hodiny, s výhodou 30 minut až 1 hodina.dt 2 (1) where T is temperature, t time, T ,, I is temperature at time t + 1 and T, / is temperature at time / -1 and number 2 represents the number of time steps between measurements. The time step of the measurement is in the range of 15 minutes to 2 hours, preferably 30 minutes to 1 hour.
Teplotní křivka je považována za stagnující, jestliže se hodnota první derivace (směrnice) v bodě pohybuje v rozmezí -0,15 až +0,15, výhodněji v rozmezí -0,10 až +0,10, nejvýhodněji v rozmezí -0,05 až +0,05. Jelikož během fázové změny vody teplota obvykle není zcela konstantní v důsledku nehomogenity půdního substrátu či vlivem chyb měření vyplývající z toho, že měřená teplotní charakteristika má podobu diskrétních hodnot teplot dle daného kroku měření teplotních čidel, která jsou techniky limitována svou přesností a rozlišením. K odstranění těchto rušivých vlivů je výhodné vycházet při výpočtu prvních derivací z klouzavých průměrů teploty o délce 3 až 9 hodin, s výhodou 5 až 7 hodin:The temperature curve is considered to be stagnant if the value of the first derivative (slope) at a point is in the range of -0.15 to +0.15, more preferably in the range of -0.10 to +0.10, most preferably in the range of -0.05 to +0.05. Since during the phase change of water the temperature is usually not completely constant due to the inhomogeneity of the soil substrate or due to measurement errors resulting from the measured temperature characteristic being in the form of discrete temperature values according to a given temperature sensor measurement step limited by techniques by their accuracy and resolution. In order to eliminate these disturbances, it is advantageous to base the calculations of the first derivatives on moving average temperatures of 3 to 9 hours, preferably 5 to 7 hours:
(2) kde MA, je hodnota klouzavého průměru teploty v čase t, T, je teplota v čase t a r je délka klouzavého průměru.(2) where MA, is the moving average temperature at time t, T, is the temperature at time t and r is the moving average length.
Základem pro vymezení regelačních cyklů (cyklů mrznutí a tání) metodou „dynamické zerocurtain“ podle předkládaného vynálezu je vyšetření průběhu teplotní křivky s využitím diferenciálního počtu, který umožňuje řešit proměnlivost regelace nezávisle na volbě konkrétních hodnot teplot, ale všímá si hodnot derivace blízkých nule stagnujících úseků. Způsob je založen naThe basis for the definition of regelation cycles (freezing and thawing cycles) by the "dynamic zerocurtain" method according to the present invention is the examination of the course of the temperature curve using differential calculus, which allows solving the variability of regelation independently of specific temperature values. . The method is based on
-6CZ 304120 B6 vyhledávání úseků stagnace teploty, tj. vyhledávání nulových hodnot první derivace nebo blízkých nule, odpovídajících uvolňování latentního tepla, a navazujících úseků poklesu teploty o definovaných minimálních délkách trvání na začátku regelačního cyklu, a úseků stagnace teploty, odpovídajících spotřebovávání latentního tepla, a navazujících úseků vzestupu teploty o definovaných minimálních délkách trvání na konci regelačního cyklu.-6GB 304120 B6 search for temperature stagnation segments, i.e., search for zero values of the first derivative, or near zero, corresponding to latent heat release, and subsequent temperature drop regions of defined minimum durations at the start of the regelation cycle, and temperature stagnation segments corresponding to latent heat consumption, and successive temperature rise sections of defined minimum durations at the end of the regelation cycle.
Začátek regelačního cyklu přitom vždy odpovídá prvnímu bodu poklesu po předchozí stagnaci teploty. Konec regelačního cyklu odpovídá prvnímu bodu posledního vzestupu teploty před začátkem dalšího regelačního cyklu, který následuje po předchozí stagnaci teploty.The start of the regelation cycle always corresponds to the first drop point after the previous stagnation of the temperature. The end of the regelation cycle corresponds to the first point of the last temperature rise before the start of the next regelation cycle following the previous temperature stagnation.
Protože k mrznutí a tání dochází pouze v rámci určitého teplotního rozmezí, probíhá vyhledávání hranic regelačních cyklů ve smyslu metody dynamické zero-curtain pouze v rámci uživatelem definovaných mezních hodnoty teploty, které spadají do rozmezí uvedených v tomto popisu. Jestliže teplotní křivka opustí definovaný interval teplot (překročení spodní meze při poklesu teploty, resp. horní meze při vzestupu teploty), aniž by byl nalezen vyhovující bod, je za začátek/konec regelačního cyklu považována teplota a čas při prvním opuštění tohoto intervalu teplotní křivkou, neboť je velmi pravděpodobné, že substrát je za této teploty již promrzlý, resp. rozmrzlý.Because freezing and thawing occur only within a certain temperature range, the search for regelation cycle limits in the sense of the dynamic zero-curtain method is only within user-defined temperature limits that fall within the ranges described herein. If the temperature curve leaves the defined temperature range (exceeding the lower limit when the temperature falls, or the upper limit when the temperature rises), without finding a suitable point, the temperature / time at the first exit of the interval is considered the temperature curve. since it is very likely that the substrate is already frozen at this temperature. annoyed.
Minimální délky trvání jednotlivých fází (tedy délka stagnace a následného poklesu/vzestupu teploty po stagnaci) slouží k vyloučení nahodilých stagnujících úseků o krátkých dobách trvání, které neodpovídají uvolňování/spotřebovávání latentního tepla ajsou pravděpodobně způsobovány technickými limity měřicích čidel.The minimum duration of each phase (ie the length of stagnation and subsequent temperature decrease / rise after stagnation) serves to eliminate random stagnant sections of short duration that do not correspond to the latent heat release / consumption and are likely caused by the technical limits of the measuring sensors.
Charakter regelačních cyklů závisí zejména na vlastnostech substrátu. Jejich průběh se proto u různých substrátů liší, pročež nejsou jednotlivé parametry (délka klouzavého průměru, interval první derivace, minimální délka stagnace, minimální délka sestupné/vzestupné větve po stagnaci, teplotní rozmezí pro vyhledávání ve smyslu zero-curtain) nastaveny arbitrárně v uvedených rozmezích, nýbrž mohou být dle charakteru substrátu a celkových podmínek upraveny. Stejně tak jsou délky stagnujících úseků a hodnoty první derivace výstupných a sestupných teplotních větví šetřeny zvlášť ajsou na sobě nezávislé.The nature of the regeneration cycles depends in particular on the properties of the substrate. Therefore, their behavior varies from substrate to substrate, therefore the individual parameters (moving average length, first derivative interval, minimum stagnation length, minimum descending / ascending branch length after stagnation, zero-curtain temperature range) are not arbitrarily set within the specified ranges but can be modified according to the nature of the substrate and the general conditions. Likewise, the lengths of the stagnant sections and the values of the first derivative of the output and descending temperature branches are saved separately and independent of each other.
Každý regelační cyklus je charakterizován časem začátku a konce, teplotou začátku a konce, délkou trvání, amplitudou (minimální teplota v rámci daného cyklu) a extremitou (suma teplot v rámci daného regelačního cyklu), které lze snadno získat po určení začátku a konce regelačního cyklu. Z identifikovaných cyklů mrznutí a tání lze následně odvodit souhrnné charakteristiky pro danou regelační sezónu - začátek (čas začátku prvního cyklu), konec (čas konce posledního cyklu), délka trvání sezóny, počet cyklů v rámci sezóny a medián délky trvání regelačního cyklu bez nejdelšího - charakterizuje délku trvání regelačních cyklů bez vlivu extrémů.Each regelation cycle is characterized by start and end time, start and end temperature, duration, amplitude (minimum temperature within a given cycle) and extremity (sum of temperatures within a given regelation cycle) that can be easily obtained after determining the start and end of a regelation cycle . From the identified freezing and thawing cycles, it is then possible to derive aggregate characteristics for a given regelation season - start (start time of the first cycle), end (end time of the last cycle), season duration, number of cycles within the season and median duration of regelation cycle without the longest - characterizes the duration of regelation cycles without the influence of extremes.
Předkládaný vynález řeší otázku určení regulace na základě vyhodnocení kontinuálních měření půdních teplot, resp. změny trendu stagnace teploty během fázové změny vody. Metodický postup vychází z průběhu reálných křivek půdních teplot ajeho algoritmus počítá s proměnlivostí úrovní i délek časových úseků stagnujících teplot a s odlišností úrovní stagnujících teplot na začátku a konci regelace. Tyto proměnné jsou ošetřeny systémem kritérií. Zahrnutím faktorů, jako je minimální délka stagnujícího úseku, minimální délka sestupné či vzestupné teplotní větve, minimální teplota mrznutí, resp. maximální teplota tání, jsou eliminovány nedostatky vyplývající z výše uvedených skutečností a u výše popsaných metod. Námi vyvinutá metoda „dynamické zero-curtain“ aplikovaná na teplotní data z měření v půdách a sedimentech zohledňuje a originálním způsobem řeší veškeré problémové parametry určování regelačních cyklů, které lze shrnout následovně:The present invention addresses the question of determining the control by evaluating continuous measurements of soil temperatures, respectively. changes in temperature stagnation trend during phase water change. The methodological procedure is based on the course of real soil temperature curves and its algorithm takes into account the variability of levels and lengths of periods of stagnant temperatures and different levels of stagnant temperatures at the beginning and end of regelation. These variables are treated by a system of criteria. Including factors such as the minimum length of the stagnant section, the minimum length of the descending or ascending temperature branches, the minimum freezing temperature, respectively. maximum melting point, the drawbacks resulting from the above and the methods described above are eliminated. Our developed method of “dynamic zero-curtain” applied to temperature data from measurements in soils and sediments takes into account and solves in an original way all problem parameters of determination of regelation cycles, which can be summarized as follows:
- Problém stanovení přesného bodu mrznutí, který bude určující pro vznik, resp. pro započítání regelačního cyklu.- The problem of determining the exact freezing point, which will determine the formation, respectively. to count the regelation cycle.
-7CZ 304120 B6-7EN 304120 B6
- Problém rozdílných půdních podmínek pro mrznutí či tání, který znemožňuje jednoznačně určit, co přesně formuje regelačního cyklus. Procesy mrznutí totiž probíhají na různých úrovních ohřívání či ochlazování, což je dáno např. charakterem půdního substrátu, obsahem vlhkosti nebo solární radiací a charakterem sněhové pokrývky.- The problem of different soil conditions for freezing or melting, which makes it impossible to clearly determine what exactly forms the regelation cycle. This is because the freezing processes take place at different levels of heating or cooling, which is due, for example, to the nature of the soil substrate, the moisture content or solar radiation and the character of the snow cover.
- Problém různé intenzity regelačních cyklů.- Problem of different intensity of regelation cycles.
- Problém délky trvání regelačního cyklu (od prvních desítek minut po několik dní).- The problem of the duration of the regelation cycle (from the first tens of minutes to several days).
- Způsob, resp. schopnost studia fázové přeměny vody v půdě, sedimentech či jiných substrátech v přírodě. Laboratorní metody měření zpravidla nejsou příliš reprezentativní oproti přesnému měření v terénu (sensu Henry 2007).- Method, respectively. ability to study phase transformation of water in soil, sediments or other substrates in nature. Laboratory measurement methods are generally not very representative of accurate field measurements (sensu Henry 2007).
Důležitým aspektem předloženého způsobuje možnost jeho automatizace, která umožňuje zpracovávat velké množství dat s použitím výpočetní techniky. Výhodou metody „dynamické zerocurtain“ oproti vizuálnímu posouzení je rychlost vyhledání regelačních cyklů a automatické odvození jejich charakteristik. Hranice jednotlivých regelačních cyklů jsou navíc určeny podle jednoznačně definovaných kritérií, což v případě vizuálního posouzení není možné.An important aspect of the present invention is the possibility of its automation, which makes it possible to process large amounts of data using computer technology. The advantage of the "dynamic zerocurtain" method over visual assessment is the speed of finding regelation cycles and automatically deriving their characteristics. In addition, the limits of the individual re-cycling cycles are determined according to clearly defined criteria, which is not possible in the case of visual assessment.
Přehled obrázků na výkresechOverview of the drawings
Obr. 1 ukazuje schematicky příklady vymezení regelačního cyklu (a) při ideálním průběhu teplotní křivky a při složitějším průběhu teplotní křivky, (b) se dvěma stagnacemi na konci regelace a vymezením začátku následujícího regelačního cyklu, resp. (c) se třemi stagnacemi a následujícím vzestupem teploty nad 0 °C. Počátek cyklu je vymezen fialovou svislicí a konec cyklu zelenou svislicí, černá vodorovná čára značí úroveň teploty 0 °C, čárkovanou zelenou svislicí jsou vyznačeny postupně nalezené možné konce regelačního cyklu. Z/ - začátek prvního regelačního cyklu, Z2 začátek druhého regelačního cyklu, Kt , - první možný konec prvního regelačního cyklu, &/ 2 - druhý možný konec prvního regelačního cyklu, Kh3 - třetí možný konec prvního regelačního cyklu.Giant. 1 shows schematically examples of delimitation of the regelation cycle (a) at the ideal course of the temperature curve and at the more complex course of the temperature curve; (b) with two stagnations at the end of the regelation and delimiting the beginning of the next regelation cycle; (c) with three stagnations followed by a temperature rise above 0 ° C. The beginning of the cycle is defined by the purple vertical and the end of the cycle by the green vertical, the black horizontal line indicates the temperature level 0 ° C, the dashed green vertical indicates the possible found ends of the regelation cycle. Z / - start of the first regelation cycle, Z 2 start of the second regelation cycle, K t , - first possible end of the first regelation cycle, & / 2 - second possible end of the first regelation cycle, K h3 - third possible end of the first regelation cycle.
Obr. 2 znázorňuje schematicky postup vymezování začátku regelačního cyklu metodou „dynamické zero-curtain“ podle příkladu T- teplota, T'(t) - první derivace teploty v čase t.Giant. 2 schematically illustrates a procedure for defining the start of a regelation cycle by the "dynamic zero-curtain" method of Example T-temperature, T '(t) - the first derivative of temperature at time t.
Obr. 3 znázorňuje schématický postup vymezování konce regelačního cyklu metodou „dynamické zero-curtain“ podle příkladu. T- teplota, T'(t) - první derivace teploty v čase t, Z, - i—tý začátek regelačního cyklu, K,j-j-tý potenciální konec z-tého regelačního cyklu.Giant. 3 shows a schematic process of defining the end of a regelation cycle by the dynamic zero-curtain method of the example. T-temperature, T '(t) - the first derivative of temperature at time t, Z, i-th start of the regelation cycle, K, j-th potential end of the z-th regelation cycle.
Obr. 4 ukazuje výsledné vymezení regelačních cyklů metodou „dynamické zero-curtain“ (pro dva případy a - hloubka čidla 5 cm, b - hloubka čidla 30 cm; počátek cyklu je vymezen fialovou svislicí a konec cyklu zelenou svislicí, tlustá vodorovná černá čára značí úroveň teploty 0 °C) podle příkladu provedení.Giant. 4 shows the resulting definition of regelation cycles using the dynamic zero-curtain method (for two cases a - sensor depth 5 cm, b - sensor depth 30 cm; the beginning of the cycle is defined by a purple vertical and the end of the cycle by a green vertical) 0 ° C) according to an exemplary embodiment.
Obr. 5 ukazuje pro srovnání vymezení regelačních cyklů na základě přechodu teploty přes 0 °C (pro dva případy a - hloubka čidla 5 cm, b - hloubka čidla 30 cm; počátek cyklu je vymezen fialovou svislicí a konec cyklu zelenou svislicí, tlustá vodorovná černá čára značí úroveň teploty 0°C).Giant. 5 shows, for comparison, the definition of regelation cycles based on a temperature transition over 0 ° C (for two cases a - sensor depth 5 cm, b - sensor depth 30 cm; cycle beginning is defined by purple vertical and end of cycle by green vertical; temperature level 0 ° C).
Příklad provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
V příkladu provedení je ukázáno použití metody „dynamické zero-curtain“ podle předkládaného vynálezu pro vymezení hranic regelačních cyklů na reálných datech. Pro srovnání byl tento úkol proveden rovněž nejčastěji užívanou metodou „přechodu teploty přes 0 °C“.In an exemplary embodiment, the use of the "dynamic zero-curtain" method of the present invention for delimiting the limits of regelation cycles on real data is shown. For comparison, this task was also performed by the most commonly used method of “temperature transition over 0 ° C”.
-8CZ 304120 B6-8EN 304120 B6
Způsob podle předkládaného vynálezu byl prováděn automatizovaně s pomocí počítače. Postup provedení je ukázán na schématických diagramech na obr. 2 (vymezení začátku regelačního cyklu) a 3 (vymezení konce regelačního cyklu). Nejprve byla sbírána teplotní data v půdě s časovým krokem měření 1 hodina, a to čidly v hloubce 5 cm a 30 cm.The method of the present invention was carried out automated using a computer. The procedure of implementation is shown in the schematic diagrams in Fig. 2 (delimitation of the start of the regelation cycle) and 3 (delimitation of the end of the regelation cycle). First, the temperature data in the soil was collected with a 1-hour measurement step, with sensors at a depth of 5 cm and 30 cm.
Určení počátku regelačního cyklu (obr. 2): Z teplotních dat byly vypočteny klouzavé průměry teploty T o délce 5 hodin, a dále byly vypočteny první derivace těchto klouzavých průměrů teploty T'(t). Pak byl vyhledáván bod, v němž je teplota v teplotním rozmezí -0,3 až 0 °C a v němž je zároveň hodnota první derivace nižší než -0,05, přičemž tomuto bodu předchází stagnující úsek závislosti, jehož hodnota první derivace je v rozmezí -0,05 až +0,05, přičemž délka tohoto stagnujícího úseku závislosti je alespoň 3 hodiny, a po tomto bodu následuje úsek poklesu teploty, v němž je hodnota první derivace nižší než -0,05, trvající alespoň 3 hodiny. V případě, že teplota klesne pod -0,3 °C, aniž by byl nalezen bod, splňující tato kritéria, je počátkem regelačního cyklu bod prvního poklesu teploty pod -0,3 °C.Determination of the start of the regelation cycle (Fig. 2): The 5-hour running averages of T were calculated from the temperature data, and the first derivatives of these moving averages of the temperature T '(t) were calculated. Then the point where the temperature is in the temperature range -0.3 to 0 ° C and at the same time the value of the first derivative is lower than -0.05 was searched for, which is preceded by a stagnating segment of dependence, whose value of the first derivative is in the range -0.05 to +0.05, wherein the stagnation period is at least 3 hours, followed by a temperature drop period in which the first derivative value is less than -0.05 lasting at least 3 hours. If the temperature drops below -0.3 ° C without finding a point that meets these criteria, the point of the first temperature drop below -0.3 ° C is the start of the regelation cycle.
Určení konce regelačního cyklu (obr. 3): Z teplotních dat byly vypočteny klouzavé průměry teploty T o délce 5 hodin, a dále byly vypočteny první derivace těchto klouzavých průměrů teploty T'(t). Byl určen první konec regelačního cyklu jako bod, kde se teplota pohybuje v rozmezí -0,5 až 0 °C, a jehož první derivace je vyšší než 0,05, přičemž tomuto bodu předchází stagnující úsek závislosti, jehož hodnota první derivace je v rozmezí -0,05 až +0,05, přičemž délka tohoto stagnujícího úseku závislosti je alespoň 3 hodiny, a po tomto bodu následuje úsek vzestupu teploty, v němž je hodnota první derivace vyšší než 0,05, trvající alespoň 3 hodiny, a po němž je teplota vyšší než -0,3 °C. V případě, že teplota vystoupí nad 0 °C, aniž by byl nalezen bod, splňující tato kritéria, je prvním koncem regelačního cyklu bod prvního vzestupu teploty nad 0 °C. Poté byl určen počátek nejbližšího následujícího regelačního cyklu stejným způsobem jaký je popsán pro určení počátku regelačního cyklu, s tím, že vyhledávání tohoto počátku se provádí na úseku závislosti počínajícím prvním koncem regelačního cyklu. Poté byly vyhledány všechny body mezi prvním koncem regelačního cyklu a počátkem nejbližšího následujícího regelačního cyklu, které splňují podmínky pro konec regelačního cyklu. Následně pak byl vyhledáván skutečný konec regelačního cyklu, kterým je buď bod, kde teplota vystoupila nad 0 °C a nebo poslední bod v intervalu závislosti mezi prvním koncem regelačního cyklu a počátkem nejbližšího následujícího regelačního cyklu splňující podmínky pro konec regelačního cyklu.Determination of the end of the regelation cycle (Fig. 3): The 5-hour running averages of T were calculated from the temperature data, and the first derivatives of these moving averages of the temperature T '(t) were calculated. The first end of the regelation cycle has been determined as a point where the temperature is in the range of -0.5 to 0 ° C and whose first derivative is greater than 0.05, preceded by a stagnating section of dependence whose first derivative value is in the range -0.05 to +0.05, wherein the stagnation period is at least 3 hours, followed by a temperature rise period in which the first derivative value is greater than 0.05 for at least 3 hours and after which the temperature is above -0.3 ° C. If the temperature rises above 0 ° C without finding a point that meets these criteria, the first end of the regelation cycle is the first temperature rise point above 0 ° C. Thereafter, the beginning of the next subsequent regelation cycle was determined in the same manner as described for determining the start of the regelation cycle, with the search for that beginning being performed on a section of dependency beginning with the first end of the regelation cycle. Then all points between the first end of the regelation cycle and the beginning of the next following regelation cycle that meet the conditions for the end of the regelation cycle have been found. Subsequently, the actual end of the regelation cycle was searched for, either the point where the temperature rose above 0 ° C or the last point in the interval between the first end of the regelation cycle and the beginning of the next following regelation cycle meeting the conditions for the end of the regelation cycle.
Z vizualizace výsledků algoritmu (obr. 4 a, b) je zřejmé, že automatické vymezení hranic regelačních cyklů metodou „dynamické zero-curtain“ odpovídá fyzikální podstatě průběhu teplot při fázové změně vody (tj. algoritmus si poradil s proměnlivou úrovní uvolňování latentního tepla).From the visualization of the results of the algorithm (Fig. 4 a, b) it is clear that the automatic delimitation of regelation cycle boundaries by the “dynamic zero-curtain” method corresponds to the physical nature of the temperature course during the water phase change (ie the algorithm coped with variable latent heat release) .
Naopak vymezení regelačních cyklů na základě přechodu teploty přes 0 °C se od výsledků metody „dynamické zeo-curtain“, ale i od skutečnosti, liší. Výsledkem této metody je obvykle vymezení výrazně vyššího počtu regelačních cyklů s krátkou dobou trvání (obr. 5), které mohou být způsobeny chybou měření, nepřesností přístrojů atd. a nemusí tedy ve skutečnosti odpovídat skutečné změně fáze. Je zřejmé, že čím kratší bude časový interval teplotního měření, tím paradoxně bude tato chyba častější.On the contrary, the definition of regelation cycles based on a temperature transition over 0 ° C differs from the results of the “dynamic zeo-curtain” method, but also from the reality. This method usually results in the definition of a significantly higher number of short-term regelation cycles (Figure 5), which may be due to measurement errors, instrument inaccuracies, etc., and may not actually correspond to the actual phase change. Obviously, the shorter the temperature measurement time interval, the paradoxically this error will be more frequent.
Kvalitu automatického vymezení regelačních cyklů metodou „dynamické zero-curtain“ výrazně ovlivňuje volba parametrů měření. Ve větších hloubkách je průběh teplot mnohem více shlazený (obr. 4b, 5b) než u teplot pořízených ve svrchních částech substrátu (obr. 4a, 5a). V důsledku toho je přechod mezi stagnujícím a následným sestupným/vzestupných úsekem méně ostrý. Proto je nutné ve větších hloubkách půdního substrátu pracovat s užším intervalem, v němž se pohybuje první derivace příslušné části teplotní křivky, kde je teplota považována za stagnující. Rozdíly v průběhu teplotních křivek mohou být i ve stejné hloubce měření, a to v důsledku rozdílné tepelné vodivosti substrátu, obsahu vody či odlišného charakteru vegetace na povrchu půdy. Tyto charakteristiky je však možné studovat pedologickými metodami a na jejich základě upravit vstupní parametry, resp. rozsahy intervalů.The quality of automatic delimitation of regelation cycles by the “dynamic zero-curtain” method is significantly influenced by the choice of measurement parameters. At greater depths, the temperature profile is much more attuned (Figs. 4b, 5b) than at temperatures obtained at the top of the substrate (Figs. 4a, 5a). As a result, the transition between the stagnant and the subsequent descending / uplink sections is less acute. Therefore, at greater depths of the soil substrate, it is necessary to work with a narrower interval at which the first derivative of the respective part of the temperature curve, where the temperature is considered to be stagnant, moves. Differences during temperature curves may be at the same depth of measurement due to different thermal conductivity of the substrate, water content or different vegetation character on the soil surface. However, it is possible to study these characteristics using pedological methods and to adjust the input parameters, respectively. interval ranges.
-9CZ 304120 B6-9EN 304120 B6
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Předkládaný vynález lze využít ve všech oborech, které hodnotí vliv regelace (mrznutí tání) na jakýkoliv substrát. Pořízení teplotních čidel v současné době není nákladnou položkou a představený princip algoritmu umožňuje zjistit zatížení daného substrátu mechanickými vlivy regelace v klimatických zónách, kde teploty vystupují nad i pod 0 °C.The present invention can be used in all fields that evaluate the effect of regelation on any substrate. Acquisition of temperature sensors is currently not a costly item and the presented principle of the algorithm allows to determine the load of a given substrate by mechanical effects of regelation in climatic zones where temperatures rise above and below 0 ° C.
Uplatnění může nalézt ve stavebnictví při správě a údržbě silnic, kdy bude možné podchytit kritická období regelace mechanicky poškozující těleso i svršek komunikací. Uplatnění rovněž může nalézt při testování hmot majících odolávat působení mrazu, kdy bude možné simulovat skutečný počet regelací. Uvedená technika umožní identifikovat fázovou změnu vody, což přinese úsporu energie, která by byla nutná pro dosažení ad hoc stanovené úrovně podchlazení či zahřívání testovaných hmot.It can be used in construction for road management and maintenance, where it will be possible to capture critical periods of regelation that mechanically damage the body and road superstructure. It can also find application in the testing of materials intended to withstand frost, where it will be possible to simulate the actual number of regelations. This technique makes it possible to identify the phase change of water, which will save the energy that would be required to achieve the ad hoc set level of undercooling or heating of the test masses.
Stanovený postup umožní rovněž monitoring a časovou predikci rizika skalních řícení, kdy na soudržnosti bloků se podílí ledová hmota.The set procedure will also allow monitoring and time prediction of the risk of rocky streams, when ice mass participates in the cohesion of the blocks.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20110846A CZ304120B6 (en) | 2011-12-20 | 2011-12-20 | Identification method of regelation cycles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20110846A CZ304120B6 (en) | 2011-12-20 | 2011-12-20 | Identification method of regelation cycles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2011846A3 CZ2011846A3 (en) | 2013-07-03 |
| CZ304120B6 true CZ304120B6 (en) | 2013-11-06 |
Family
ID=48692906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20110846A CZ304120B6 (en) | 2011-12-20 | 2011-12-20 | Identification method of regelation cycles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ304120B6 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103743771A (en) * | 2013-12-04 | 2014-04-23 | 新疆农业大学 | Freeze-thawing circulation detection apparatus for nature saline soil |
| CN108614089A (en) * | 2018-05-09 | 2018-10-02 | 重庆交通大学 | Compacted fill freeze thawing and weathering environmental simulation system and its test method |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002010715A1 (en) * | 2000-08-02 | 2002-02-07 | Setzer Max J | Method for testing the frost- dew resistance and/or frost - dew salt resistance on a solid body |
-
2011
- 2011-12-20 CZ CZ20110846A patent/CZ304120B6/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002010715A1 (en) * | 2000-08-02 | 2002-02-07 | Setzer Max J | Method for testing the frost- dew resistance and/or frost - dew salt resistance on a solid body |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Franta T.: Casoprostorova variabilita pudniho klimatu na vybranych stanovistich ostrova Jamese Rosse, diplomova prace, Brno 2011 * |
| Kozlowski T.: Cold Regions Science and Technology 2004, 38, str. 93-101 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103743771A (en) * | 2013-12-04 | 2014-04-23 | 新疆农业大学 | Freeze-thawing circulation detection apparatus for nature saline soil |
| CN103743771B (en) * | 2013-12-04 | 2016-01-20 | 新疆农业大学 | A kind of Frozen-thawed cycled pick-up unit being applicable to natural salt dirting soil |
| CN108614089A (en) * | 2018-05-09 | 2018-10-02 | 重庆交通大学 | Compacted fill freeze thawing and weathering environmental simulation system and its test method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2011846A3 (en) | 2013-07-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhou et al. | Quantifying the major drivers for the expanding lakes in the interior Tibetan Plateau. | |
| Li et al. | Runoff dominated by supra-permafrost water in the source region of the Yangtze river using environmental isotopes | |
| Martínez‐Hernández et al. | Impact of lithology and soil properties on abandoned dryland terraces during the early stages of soil erosion by water in south‐east S pain | |
| Rovansek et al. | Hydrology of a tundra wetland complex on the Alaskan Arctic Coastal Plain, USA | |
| Zhou et al. | Monitoring and modeling the influence of snow pack and organic soil on a permafrost active layer, Qinghai–Tibetan Plateau of China | |
| Della Seta et al. | Direct and indirect evaluation of denudation rates in Central Italy | |
| Wu et al. | Observed trends in surface freezing/thawing index over the period 1987–2005 in Mongolia | |
| Wu et al. | Experimental study on evaporation from seasonally frozen soils under various water, solute and groundwater conditions in Inner Mongolia, China | |
| He et al. | Soil freezing–thawing characteristics and snowmelt infiltration in Cryalfs of Alberta, Canada | |
| Sun et al. | An analysis of soil detachment capacity under freeze-thaw conditions using the Taguchi method | |
| Chen et al. | Combined impacts of freeze–thaw processes on paddy land and dry land in Northeast China | |
| Zhang et al. | Evaporation from seasonally frozen bare and vegetated ground at various groundwater table depths in the Ordos Basin, Northwest China | |
| McAllister et al. | Stone temperature and moisture variability under temperate environmental conditions: Implications for sandstone weathering | |
| Jaesche et al. | Snow cover and soil moisture controls on solifluction in an area of seasonal frost, eastern Alps | |
| Dadgar et al. | Potential groundwater recharge from deep drainage of irrigation water | |
| Wawrzyniak et al. | Hydrometeorological dataset (2014–2019) from the high Arctic unglaciated catchment Fuglebekken (Svalbard) | |
| CZ304120B6 (en) | Identification method of regelation cycles | |
| Schindler et al. | Emerging measurement methods for soil hydrological studies | |
| Cao et al. | Inconsistency and correction of manually observed ground surface temperatures over snow-covered regions | |
| Rautela et al. | Assessment and modelling of hydro-sedimentological flows of the eastern river Dhauliganga, north-western Himalaya, India | |
| Xue et al. | Maximum surface temperature model to evaluate evaporation from a saline soil in arid area | |
| Brown et al. | Snow Cover—Observations, Processes, Changes, and Impacts on Northern Hydrology | |
| Coppola et al. | Monitoring and modelling the hydrological behaviour of a reclaimed wadi basin in Egypt | |
| Nagare et al. | Effects of freezing on soil temperature, frost propagation and moisture redistribution in peat: laboratory investigations. | |
| Gebregiorgis et al. | Field, laboratory and estimated soil-water content limits |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20171220 |