Invloed van wind op ijs Wim Willemse Versie 2.0 – 2 november 2014 Inhoud 1. De kracht die wind uitoefent op ijs en het mogelijke gevolg daarvan 2. IJsdrift Effect van wind op ijs Inhoud 18 Oktober 2014 Wim Willemse 2 Toename van wrijvingskracht als funktie van de lengte van het ijs 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 Lengte van het ijs 8 10 Toename van wrijvingskracht als funktie van windsnelheid Kracht op ijs tgv wind De wrijvingskracht: • is recht evenredig met de lengte van het ijs in windrichting • neemt toe met de windsnelheid in het kwadraat • is groter naarmate het ijsoppervlak ruwer is Kracht op het ijs De wind veroorzaakt een kracht op het ijs t.g.v. wrijving. 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 5 10 Windsnelheid 15 20 Effect van wind op ijs Wrijvingskracht 18 Oktober 2014 Wim Willemse 3 Aanname: Een ijsplaat die aan de lijzijde vast zit aan land. Een doorsnede van opzij ziet er als volgt uit: WIND water oppervlak IJS LAND WATER IJs aan één kant vast aan land 18 Oktober 2014 Wim Willemse 4 reaktiekracht wrijvingskracht ijs WIND Trekkracht water oppervlak IJS LAND WATER Krachten in het ijs t.g.v. wind IJs aan één kant vast aan land 18 Oktober 2014 Wim Willemse 5 WIND Trekkracht water oppervlak IJS LAND WATER Krachten in het ijs t.g.v. wind IJs aan één kant vast aan land 18 Oktober 2014 Wim Willemse 6 Aanname: Een ijsplaat die aan beide kanten vast zit aan het land Een doorsnede van opzij ziet er als volgt uit: WIND IJS LAND WATER IJs aan twee kanten vast aan land 18 Oktober 2014 Wim Willemse 7 reaktiekracht wrijvingskracht reaktiekracht ijs druk trek WIND Trekkracht IJS Drukkracht LAND WATER Krachten in het ijs t.g.v. wind IJs aan twee kanten vast aan land 18 Oktober 2014 Wim Willemse 8 Samenvatting effect van wind - krachten in het ijs (1) De reactie krachten in het ijs tgv wind zijn het grootst daar waar het ijs vast zit aan land. Spanning [N/m2] = kracht [N] / dwarsdoorsnede van het ijs [m2] Het ijs gaat stuk t.g.v. wind als een limiet spanning wordt overschreden De krachten worden groter naar mate de windsnelheid hoger is (kwadratisch) worden groter met de lengte van het ijs in windrichting (lineair) worden groter naar mate het ijsoppervlak ruwer is Krachten in het ijs t.g.v. wind IJs dat vast ligt aan land 18 Oktober 2014 Wim Willemse 9 Samenvatting effect van wind - krachten in het ijs (2) Aannames: • IJsdikte is overal even dik • Ruwheid van ijsoppervlak is overal gelijk IJs dat vast ligt aan land - Effect bij aflandige wind Als het ijs vast zit aan één kant, dan veroorzaakt de wind alleen trekkrachten in het ijs. • De hoogste krachten treden op bij land. Als het ijs vast zit aan beide kanten (zeg maar voor en achter), dan veroorzaakt de wind druk- en trekkrachten. • De hoogste krachten treden op bij land. • De hoogste trekkracht treedt op aan de aflandige landzijde. • De hoogste drukkracht treedt op aan de landzijde waar de wind naar toe waait. • De hoogste drukkracht is gelijk maar tegengesteld aan de hoogste trekkracht. • De hoogste trekkracht is de helft van de hoogste trekkracht van wanneer ijs van dezelfde lengte vast zit aan slechts één kant. Krachten in het ijs t.g.v. wind IJs dat vast ligt aan land 18 Oktober 2014 Wim Willemse 10 Samenvatting effect van wind - krachten in het ijs (3) IJs dat vast ligt aan land (vervolg) • Trek- en drukkrachten in het ijs t.g.v. wind worden bij normale schaatsomstandigheden (ijsdiktes en wind) niet zo groot dat Zwart ijs daardoor zal breken als het een redelijke dikte voor schaatsen heeft. • De krachten tgv wind kunnen wel zwakke plekken (scheuren, plekken met dunner ijs, sneeuwijs) openbreken. • De hoogste trekkrachten bij land kunnen het ijs eventueel losbreken van land. Note: het ijs zit niet altijd overal goed vast aan het land (bv door deining, stijgen en dalen van het ijs door luchtdrukverschillen, temperatuur wisselingen, temperaturen boven nul, etc.) De maximale windstoten zijn bij harde wind vaak circa tweemaal zo hoog als de gemiddelde wind. Vättern is berucht voor wind; daar breekt het ijs soms reeds bij zwakke wind; kan vanaf circa 6 m/s; met name als de windrichtng ongeveer in de lengterichting van Vättern is en bij draaiende wind. Johan Porsby/SSSK: Opbreken van het ijs t.g.v. harde wind gebeurt normaal niet bij stabiel en samenhangend ijs op een meer met een oppervlak kleiner dan 25 km2. Krachten in het ijs t.g.v. wind IJs dat vast ligt aan land 18 Oktober 2014 Wim Willemse 11 IJs dat niet vast ligt aan land + wind IJSDRIFT • De eindsnelheid van een ijsschots is circa 2 % van de windsnelheid. • Bij 12 m/s wind (6 Beaufort) wordt de eindsnelheid • in circa 20 minuten en 180 m bereikt Effect van wind op ijs IJsdrift 18 Oktober 2014 Wim Willemse 12 IJsdrift 18 Oktober 2014 Wim Willemse 13 Veel plezier als gids of ijsvos en succes! 18 Oktober 2014 Wim Willemse 14 P P P P 20 m/s wind, 5 cm dik P Pdik 20 m/s wind, 10 cm P 20 m/s wind, 20 cm dik P Pdik 10 m/s wind, 10 cm P 10 m/s wind, 20 cm dik P Breuk Zwart ijs P P Breuk Sneeuwijs P P p Trekspanning in ijs t.g.v. wind Sea ice roughness 0,8 Trekspanning = trekkracht / dwarsdoorsnede (10 kg/cm2) P P P P P P P P P P P P P P P p 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0 20 40 60 80 100 120 140 lengte (km) IJs aan één kant vast aan land 18 Oktober 2014 Wim Willemse 15
© Copyright 2024 ExpyDoc
