A Numerical Model of the Seasonal Thawing of Permafrost in the Swamp-lake Landscapes

Abstract

The theoretical description of the temperature field in the soils during freezing or thawing is carried out using solutions of Stefan’s problem. A mathematical model based on the equations of thermal conductivity for frozen and thawed layers. We consider the areas in which there are lakes or bogs. We distinguished the following layers in the vertical structure of the zone of permafrost: thawed soil, frozen soil, water, ice, snow. We offer a simplified numerical algorithm for solving of one-dimensional (in the vertical direction) heat conduction problems with moving boundaries of phase transition with the formation of new and cancellation of existing layers. A simplified numerical algorithm for solving one-dimensional (in the vertical direction) heat conduction problems with moving boundaries of phase transition with the formation of new and cancellation of existing layers is offering

Теоретическое описание температурного поля в почвах при их промерзании или оттаивании осуществляется с помощью решений задач Стефана. Математическая модель основывается на уравнениях теплопроводности для мерзлых и талых слоев. Рассматриваются территории, на которых имеются озера или болота. Выделяются следующие слои в вертикальной структуре зоны вечной мерзлоты: талый грунт, мерзлый грунт, вода, лед, снег. Предлагается упрощен- ный численный алгоритм решения одномерных (в вертикальном направлении) задач теплопро- водности с подвижными границами фазового перехода с образованием новых и аннулированием существующих слоев