An Evaluation of Ground-Freezing Methods in the Zone of Discontinuous Permafrost, Northwest Territories
Notice bibliographique
Résumé
Northwestern Canada is one of the most rapidly warming regions on Earth. The southern limit of the discontinuous permafrost zone is highly sensitive to small climatic fluctuations and presently experiencing a rapid landscape change due to accelerated permafrost thaw, which is further exacerbated by anthropogenic disturbances such as seismic exploration. Recent research has begun to examine both natural and mechanical approaches to minimize permafrost loss, although the utility of such methods in peatland environments is not well understood. This study explored the efficiency of natural and artificial ground cooling processes in a peatland environment by evaluating snow exclusion and thermosyphon methods. Ground-freezing devices have been used at the Scotty Creek Research Station in the Northwest Territories, Canada, since 2013 for experimental studies on permafrost stabilization and regeneration. Data arising from these studies were used in the present study to evaluate the effectiveness of specific designs and applications of such devices. The effect on ground freezing was evaluated for 7 freezing systems deployed along the seismic line: (a) two-phase, passive, 7-thermosyphon configuration, (b) single-phase, active thermosyphon, (c) single-phase, active, 4-thermosyphon configuration, (d) single-phase, passive, coaxial, non-insulated thermosyphon, (e) single-phase, passive, coaxial, insulated thermosyphon, (f) single-phase, active thermosyphon conjoined with the snow shading cone and, (g) four individual snow shading cones. It was found that the single-phase, active thermosyphon conjoined with the snow shading cone was the most effective ground freezing system in a highly saturated peat environment, reaching minimum ground temperatures between -13.3 to -14.2 o C 80 cm below the ground surface. Natural ground cooling by direct coupling of air and ground temperatures is strongly limited by the presence of snow however, average ground temperatures in the snow-reduced areas remained lower by only 0.7-1.2 o C within an 80 cm vertical profile than in the snow-covered areas, which suggests that other factors such as moisture content may exert dominant control over ground cooling range. Nonetheless, at the end of the summer snow-reduced areas maintained a 15 cm thick frozen layer at 60 -75 cm below the ground surface. We are proposing that systematic monitoring of snowpack development and decay can be used as a proxy for ground thermal profile evaluation. This study supports the feasibility of low cost, readily deployable ground freezing systems that can mitigate permafrost thaw and improve the adaptability of engineering designs to changing environmental conditions.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».