Study of snow pressure and creep on new support structures located on the Sukkertoppen slope, in Svalbard, Norway

Abstract

Avalanches er en økende bekymring i Longyearbyen, noe som har ført til utvidelse av felt for prognoser og sanering. Snøstøttestrukturer må tåle belastningene som er skapt av den skrå snøsekken. Den høye arktiske byen er underlagt unike meteorologiske forhold. Dette forskningsprosjektet tar sikte på å vurdere relevansen av gjeldende og tidligere retningslinjer for snølast for Svalbard og sammenhengen mellom snøegenskaper, kryp, og trykk. I tillegg skulle spesiell oppmerksomhet rettes mot nybygde snøstøttestrukturer ved å vurdere snølastene som bygger seg opp på dem. Manglende evne til å skaffe stedsspesifikke data reduserte imidlertid den mulige analysen av disse strukturene. Derfor ble data samlet inn av en snøbelastningsanordning, plassert i en skråning over flyplassen, med samme eksponering som strukturene, og kombinert med målinger på stedet og kryp våren 2022. Blant parametrene som påvirker snølastene, viste resultatene at svingninger i temperaturgradient og krypningshastigheter ser ut til å påvirke belastningsvariasjonene over en sesong. Imidlertid styres den totale størrelsen på maksimal belastning i stor grad av snøhøyde og tetthet. Avlesninger av forskjellige kryphastigheter over høyden på snøpakken var korrelert med de høyere målte belastningsdataene på den øvre delen av enheten enn på den nedre delen. Modellenes estimering av belastninger ga varierende resultater. Retningslinjer fra Sveits viste en undervurdering av belastningene for lave snøhøyder, men en overvurdering jo høyere snøhøyde, på grunn av å kvadrere snøhøyden. På den annen side viste standarder fra Norge resultater nærmere dataene som ble samlet inn av enheten. Deres tilnærming var mer passende gitt arbeidet med maritime snøpressdata. Resultatene oppnådd fra denne studien viste samsvar med de sveitsiske og norske standardene for tilfellene for høyden på strukturene implementert i Longyearbyen. Imidlertid kan det raskt skiftende klimaet på øya ha betydelig innvirkning på snøsekkens egenskaper og føre til ny snø og trykkfordeling i skråningene.

Avalanches are a growing concern in Longyearbyen, which has led to the expansion of the fields of forecasting and remediation. Snow support structures have to withstand the loads created by the inclined snowpack. The High Arctic town is subject to unique meteorological conditions, this research project aims to assess the relevance of current and previous snow load guidelines for Svalbard and the correlation between snow properties, creep, and pressures. In addition, special attention was to be paid to newly built snow support structures, by assessing the snow loads building up on them. However, the inability to obtain site-specific data greatly diminished the possible analysis of these structures. Therefore, data were collected by a snow load device, located on a slope above the airport, with the same exposure as the structures, and coupled with in-situ density and creep measurements over spring 2022. Among the parameters influencing snow loads, the results showed that fluctuations in temperature gradient and creep rates appear to influence the load variations over a season. However, the total magnitude of the maximum load is largely controlled by the snow height and density. Readings of different creep speeds over the height of the snow-pack were correlated with the higher measured load data on the upper part of the device than on the lower. The estimation of loads by the models gave variable results. Guidelines from Switzerland showed an underestimation of the loads for low snow heights, but an overestimation the higher the snow height, due to squaring the snow height. On the other hand, standards from Norway showed results closer to the data collected by the device. Their approach was more fitting given their work on maritime snow pressure data. The results obtained from this study showed the compliance with the Swiss and Norwegian standards for the cases for the height of the structures implemented in Longyearbyen. However, the fast-changing climate on the island may substantially affect the properties of the snowpack and lead to new snow and pressure distributions on slopes.