冰川动力学控制方程
相似模型的大气、海洋和海冰动力学、冰川和冰盖流的数学描述的质量守恒方程,动量和能量。冰川上的一个点与冰层厚度H,垂直整合的质量守恒定律是z = z =年代
图6.3。的示意图冰川流机制。美国表面速度=乌兰巴托+ ud。基底速度是变形的和底层沉积物和分离的滑动ice-bed接口。冰正在在床上,这两个过程可以一起操作(低分辨率图片),或者只有其中一个可能是积极的。高水压力促进两个过程。
图6.3。冰川流动机制的示意图。表面速度我们=乌兰巴托+ ud。基底速度是变形的总和ice-bed底层沉积物和分离的滑动的界面。冰正在在床上,这两个过程可以一起操作(低分辨率图片),或者只有其中一个可能是积极的。高水压力促进两个过程。
u是平均水平速度的垂直整合冰列,b是特定的质量平衡速度点。右边第一项描述了冰的水平散度通量,和第二项描述了净本地源或水槽的大规模积累和消融。垂直平均速度包括冰流两种内部变形和基流:u = ud +乌兰巴托。冰川移动缓慢,所以一年通常采用最方便的时间单位;因此,冰速度每年报告单位米和bs(6.5)表示为ice-equivalent米/年收益或损失的质量。
建模冰川和冰盖的主要挑战是评估的速度场。加速度和惯性条款在冰川流动可以忽略不计,所以navier - Stokes方程描述动量守恒减少斯托克斯流的情况下,重力应力平衡内部变形的冰:
在这里,o是冰应力张量,π冰的密度,和g的重力加速度。几个文本呈现详细推导的完整方程组及其解决方案。
至于海冰,本构关系是需要表达内应力应变率在冰上。V-o可以写成一个函数的三维(3 d)冰速度场,提供一个框架来解决u和集成Eq。(6.5)冰川的进化模型几何在冰动力学或气候的变化。raybet雷竞技最新因为冰川和冰盖的时间表和压力机制不同于那些在海冰,感兴趣的力学性能和变形模式是不同于那些在第五章讨论。下一节描述了冰川中最常用的本构关系模型。
冰流变学是强烈依赖于温度,所以需要一个额外的方程求解三维温度分布。当地的能量平衡使温度演化的控制方程冰盖,pcwr 2 z (kf) + * (6.7)
这里,v是三维速度矢量,ci和ki热容热导率的冰,J代表菌株生产由于热变形,# =£¡J, e是应变率张量。这是相同的形式一般方程管理的内部温度演化雪或海冰(Eq。3.5),外加一个平流项,占传热由于冰川冰的运动。ad-vection项包括水平和垂直流动,类似大小的热平流的冰川。只有扩散热传输的垂直分量是保留在(6.7),因为垂直温度梯度大于水平温度梯度在冰川和冰原。的解决方案(6.7)受到处方上边界上的空气温度(冰川表面)和地热海洋热通量底部的冰。
冰川在温和环境等温或温带;夏季气温和潜伏性热释放从refrozen融水很高足以让0°C的年平均表面温度。冬天冷层可能穿透冰川上~ 10 m,但潜在的冰的压力融化摄入硫代嘌呤甲基转移酶,=
黑洞,b = 8.7 x 104 K m - 1在冰川冰(见第二章)。杂质可以进一步降低熔点温度。除非冰川是非常薄的,床是隔绝空气的温度,以及地热流量提供了一个热源能量,温暖的冰。
感冒或多种燃料的冰川中发现被回归线北极,或海拔高的环境中年平均气温远低于冰点。这些冰的质量可能会冻结在床上或者warm-based(熔点)。许多极地冰原包括格陵兰岛和南极冰盖,混合条件:地区冰冻结冰warm-based床和地区,寒冷的冰之上(例如,图6.4)。南极洲的大部分warm-based是因为冰非常厚,已经有很长一段时间,这使得地热数百年的缓慢滴温暖的东西。一旦加热到熔点,额外的热量输入生成基底融水,面对南极给部分地区的大冰下湖盆地。
沛克莱数字多种燃料的冰川和冰盖的订单1;平流和垂直扩散在大小是相似的。这给了一个有趣的热结构的上半部分冰川或冰盖通常是冷,强烈影响的扩散和垂直advec-tion表面条件(年平均气温)。在冰盖和冰川冰分裂,平流朝床上——“下降”抽冷温度在整个冰列;中央格陵兰岛冰川和冰盖a b。
3000年 |
- - - - - - |
1 |
1 |
1 |
1 |
我 |
|
2500年 |
- - - - - - |
- - - - - - |
|||||
2000年 |
- - - - - - |
\ |
|||||
1500年 |
- - - - - - |
# % t \” |
\ |
||||
1000 500 0 |
我 |
1 |
/ 1 M K 1 ' l / \ - * f \ / \»1 / V ^ 1 |
图6.4。内部温度变化(a)和(b)有效粘度与深度点样(c)一个西穿过格陵兰冰盖在72.6°n重实线在冰鸿沟(格陵兰冰芯项目(控制)冰核心位置,38.6°W],细实线沿着西方旁边(45°W),重型虚线是西部边缘附近(52.2°W),和薄的虚线是附近的东部边缘(28.2°W)。地点在冰原横断面(c)所示。
cold-based出于这个原因(图6.4)。水平ad-vection这个“冷羽”是明显的侧翼和利润率的冰原,在一个寒冷的舌头上面的冰可以夹在温暖的冰(从温暖的大气条件)和下面。在冰盖边缘附近,高剪切变形产生应变加热,补充地热通量。这是有效的变暖床附近的冰。冰流和利率热扩散率冰川和冰原冰使传热的一个缓慢的过程。这对改变需要几十年的时间大气温度穿透冰川的底部,数万年的冰原。
给定一个3 d通过冰盖温度分布,有效的流变学的冰可以评估和速度场数值确定。温度场的知识也是至关重要的,评估的基础是否一个冰质量是在压力熔点;如果是这样,液态水可以出现在床上,和冰川或冰盖基流。
继续阅读:内部变形
这篇文章有用吗?