Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.49
no.2
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pp.189-195
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2012
The ice trials of the first Korean icebreaking research vessel "ARAON" were performed at the Arctic Ocean in July-August 2010. The sea ice concentrations of Arctic Ocean were 4/10 to 10/10 and the range of sea ice thickness was roughly 1.0 to 3.5m. In this research, sea ice thickness characteristics at the old ice floes were determined from results of drill hole and apparent conductivity measurements. Especially we measured apparent conductivity using an electromagnetic induction instrument (EM31-MK2) and estimated the sea ice thickness through the empirical equation from Cold Regions Research & Engineering Laboratory, CRREL. The results of estimated sea ice thickness were compared to drill hole measurement results and then, we suggest the new empirical equation to estimate sea ice thickness of single layer type sea ice during the summer season of Arctic Ocean by curve fitting approach to these data.
Journal of the Korean Society of Mechanical Technology
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v.13
no.1
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pp.23-29
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2011
The measurement of ice properties such as thickness, strength are important to know the performance of the ice breaking vessel. The measuring equipment of ice properties and methods are summarized in this paper. The actual measured data are also described. The strength of ice at Svalbard area on April 2010 is much stronger than the Chukchi Sea on August 2010. The mean strength of Svalbard is about 500 kPa and one of Chukchi Sea is 250 kPa. The first sea trial in Arctic sea using Araon was carried out in the Chukchi Sea. The power and speed was also measured to check the ship performance in ice. The speed was measured from GPS(Global Positioning System) and engine power was recorded from DPS(Dynamic Positioning system) of Araon. The design target of Araon in level ice is 3 knots in 1m thickness and 630 kPa flexible strength but mean speed in Chuckchi sea is 3.98 knots when 6.6 MW engine power, 2.4m ice thickness and 250 kPa strength. This results comes from the difference of ice types and the weak flexible strength of ice but it will be a good information to know the performance of Araon in similar ice condition.
Kim, Hyun-Soo;Lee, Chun-Ju;Jeong, Seong-Yeob;Choi, Kyung-Sik
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.48
no.5
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pp.421-425
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2011
To know the speed performance of "ARAON" in Arctic ice field, the measurement of ice properties which is ice thickness & strength, snow depth and free board were performed on July 2010. The measuring method of nautical signals such as heading angle, power of engine, wind & current information etc. was described in this paper. The speed sea trials in ice were performed on the four different positions with different ice properties and engine powers because the uniform level ice is not detected in the Chukchi Sea. The test field was partially constrained ice floe with hummocks and it was superposed with small broken ice pieces each other. All of the measured ice properties were compared and evaluated according to the results of sea trial. The relations between speed, ice thickness, strength and power were summarized. Consequently according to the sea trial results, the speed of ARAON is 2.78knots at the 2.49m ice thickness with 6.55MW engine power.
We examined if a state of sea-ice in Bering Sea acts as a prelude of variation in that of Chukchi Sea by using satellites-based Arctic sea-ice concentration time series. Datasets consist of monthly values of sea-ice concentration during 36 years (1982-2017). Time series analysis armed with Transfer entropy is performed to describe how sea-ice data in Chukchi Sea is affected by that in Bering Sea, and to explain the relationship. The transfer entropy is a measure which identifies a nonlinear coupling between two random variables or signals and estimates causality using modification of time delay. We verified this measure checked a nonlinear coupling for simulated signals. With sea-ice concentration datasets, we found that sea-ice in Bering Sea is influenced by that in Chukchi Sea 3, 5, 6 months ago through the transfer entropy measure suitable for nonlinear system. Particularly, when a sea-ice concentration of Bering Sea has a local minimum, sea ice concentration around Chukchi Sea tends to decline 5 months later with about 70% chance. This finding is considered to be a process that inflow of Pacific water through Bering strait reduces sea-ice in Chukchi Sea after lowering the concentration of sea-ice in Bering Sea. This approach based on information theory will continue to investigate a timing and time scale of interesting patterns, and thus, a coupling inherent in sea-ice concentration of two remote areas will be verified by studying ocean-atmosphere patterns or events in the period.
Ice loads may be conveniently categorized as local ice loads and global ice loads. Local ice loads are often defined as ice pressures acting on local areas of shell plates and stiffeners. Therefore, local ice loads are defined in all ice class rules. However, directly measuring the local ice pressure using the actual ice class vessel is a very difficult task because appropriate instruments for direct measurement must be installed on the outer hull, and they are easily damaged by direct ice contacts/impacts. This paper focuses on the estimation of the local ice pressure using the data obtained from icebreaking tests in the Arctic sea in 2010 using the Korean icebreaking research vessel (IBRV) ARAON. When she contacted the sea ice, the local deformation of the side shell was measured by the strain gauges attached to the inside of the shell. Simultaneously, the contact area between the side shell and sea ice is investigated by analyzing the distribution of the measured strain data. Finally, the ice pressures for different contact areas are estimated by performing a structural analysis.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.49
no.1
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pp.45-51
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2012
Sea ice properties have been considered a key indicator in the structural design criteria of icebreaking vessels and arctic offshore platforms to estimate design ice load and resistance for their safety management in Arctic Ocean. A measurement study of sea ice properties was conducted during July to August of 2011 with the Korean icebreaking research vessel "Araon" around Chukchi Borderland. The sea ice concentration appears to be rapidly decreasing during this cruise. Ice condition seems to be thick second-year ice and multi-year ice and then, a lot of melt ponds were observed in the surface of ice floe. Calculated flexural strength of sea ice was about 250~550kPa, ice thickness was roughly 1.3~3.0m. In this research we performed field experiment to measure ice temperature along the depth, thickness, density, salinity, brine volume ratio and crystal structure. Apparent conductivities derived with the electromagnetic induction instrument were compared to drill hole measurement results and accuracy of sea ice thickness estimation formula was discussed.
Satellite sea ice data from 1978 to the present reveal that the perennial ice (or ice that survives the summer) has been rapidly declining at almost 10% per decade. Warming due to increases in greenhouse gases in the atmosphere is now also being reflected in winter with drastic reductions in the maximum extent observed in 2005 and 2006. The retreat of the perennial ice also exposes more open water and has revealed an asymmetric distribution of chlorophyll a pigment concentration in the Arctic basin. Phytoplankton blooms are most dominant at high latitudes, partly on account of sea ice, but in the Arctic basin, it appears that pigment concentrations in the Eastern (Laptev Sea) Region are on the average three times higher than those in the Western (Beaufort Sea) Region. Such asymmetry suggests that despite favorable conditions provided by the melt of sea ice, there are other factors that affects the productivity of the region. The asymmetry is likely associated with much wider shelf areas in the East than in the West, with sea ice processes that inhibits the availability of nutrients near the surface in deep water regions, and river run-off that affects nutrient availability. The primary productivity in the pan-Arctic region have been estimated using the pigment concentrations and PAR derived from SeaWiFS data and the results show large seasonal as well as interannual variability during the 1998 to 2005 period. The data points towards increasing productivity for later years but with only 9 years of data it is too early to tell the overall effect of the sea ice retreat.
The collapse of ice shelves is a process that can severely increase the rise of global sea-levels through the reduction of the buttressing effect of ice shelves and the consequent acceleration of the ice flow of ice sheets. In recent years, the West Antarctic ice shelves in the Amundsen Sea, whose buttressing effect is essential for a great part of the West Antarctic ice sheet, have been experiencing the most rapid melting and thinning in the world. The melting of the West Antarctic ice shelves is caused primarily by heat transported by Circumpolar Deep Water (CDW). For this reason, it is important to investigate ice-ocean interactions that could influence the melting of ice shelves and evaluate the stability of West Antarctic ice shelves. A lot of researchers have been actively investigating the West Antarctic ice shelves in the Amundsen Sea. High-impact journals have recognized the importance of and published studies on ice-ocean interactions occurring near and under the ice shelves as well as the connections among ice shelves. However, in situ observations are limited due to extreme weather and sea-ice conditions near the ice shelves; therefore, many scientific questions remain unanswered. This study introduces the characteristics of the Amundsen Sea and investigate the past and latest research issues in this region. This study also gives suggestions regarding important scientific questions and directions for future research that should help early-career scientists take the lead in future research on the melting dynamics of the West Antarctic ice shelves in the Amundsen Sea.
We extracted a surface displacement map of Canisteo Peninsula and the surrounding area in West Antarctica by applying 4-pass DInSAR technique to two ERS-1/2 tandem pairs and analyzed the surface displacement of glaciers and sea ice. In the displacement map, glaciers showed fast motion pushing the adjoining land-fast sea ice which has the displacement in the same direction as the glacier. Cosgrove ice shelf showed large displacement pushing the adjoining land-fast sea ice as well. Some sea ice indicated the displacement that is opposite to the land-fast sea ice. This was because the type of the sea ice is drift ice that is affected by ocean current. Therefore, we could confirmed the boundary between land-fast sea ice and drift ice. It was difficult to distinguish ice shelf from ice sheet because they showed similarities both in brightness of the SAR images and in fringe rates of the interferograms. However, a boundary between fast-moving ice shelf and stable ice sheet was easily confirmed in the displacement map after the phase unwrapping process.
The use of passive microwave data for estimating sea-ice thickness is limited by strong dependence of emissivity on near-surface brine. However, this particular characteristic becomes a basis for an algorithm to estimate thickness of thin sea-ice if a thickness-salinity-emissivity relationship is established. This study aims at developing an algorithm to estimate sea ice thickness on the basis of this relationship. In order to establish a thickness-salinity-emissivity relationship, we have conducted multi-platform synchronous observations in the Sea of Okhotsk. We note a positive relationship between thickness and brightness temperature. From observations, we also establish an empirical relationship between salinity and emissivity, thus between thickness and brightness temperature. The derived relationship is qualitatively similar to the one based on Hoekstra and Cappillino's formulation. Our results suggest that for thin sea-ice in the winter period there is potential to develop an algorithm to estimate sea-ice thickness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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