极地中心的观测和模拟地理科学学院布里斯托大学英国布里斯托尔BS8 1党卫军gydF4y2Ba
在这个案例研究中,我们将说明可用的模型范围研究陆地冰质量集中在南极洲的冰流的研究。冰流是大量的当代研究的焦点,因为他们排放绝大多数(90%以上)的离开南极冰,因此他们的动力学可能影响存储在冰原冰的体积,因此,全球海平面。gydF4y2Ba
最好把冰流模型分类根据他们的精度描述真实的力平衡在一个冰块。基于一个典型的冰层厚度的比值和冰块的特征长度(纵横比),三个主要组近似。这些都是零,第一和二阶模型,在先后更精细的空间尺度上适当的调查。这样的顺序模型表明有多少影响纳入模仿力平衡。gydF4y2Ba
所有的模型假设的平衡力量是静态的(即加速度是不重要的平衡)。零模型然后简单地假设所有重力驱动压力是由垂直剪切应力和局部平衡gydF4y2Ba基底拖gydF4y2Ba
表81.1中定义的符号和类似的表达式是用于在y维力平衡。gydF4y2Ba
耦合的冰流模型的其他组件在所有三种类型的模型很相似。它们包括(见细节Huybrechts,这卷,80章):本构关系等gydF4y2Ba格伦流定律gydF4y2Ba(格伦,1955)将预测应力场速度场;模型预测冰层厚度和内部温度场的演变在时间;可能之间的链接gydF4y2Ba温度的冰gydF4y2Ba及其流变学;以及利用连续性方程的诊断垂直速度一旦水平速度场的方程(1)或类似的。其他组件可能合并过程,如雪积累和消融,占gydF4y2Ba基底滑移gydF4y2Ba(重力驱动压力的函数)gydF4y2Ba地壳均衡说gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
这种类型的零模型通常用于研究南极冰盖的进化(AIS)长时间尺度的数万至数十万年。他们是令人惊讶的gydF4y2Ba
象征gydF4y2Ba |
定义gydF4y2Ba |
x, ygydF4y2Ba |
水平坐标(m)gydF4y2Ba |
zgydF4y2Ba |
垂直坐标(积极向上,米)gydF4y2Ba |
年代gydF4y2Ba |
上冰面高程(米)gydF4y2Ba |
HgydF4y2Ba |
冰厚度(m)gydF4y2Ba |
hgydF4y2Ba |
海拔较低的冰面(基岩,m)gydF4y2Ba |
ggydF4y2Ba |
重力加速度(ms-2)gydF4y2Ba |
PgydF4y2Ba |
冰的密度gydF4y2Ba(公斤m3)gydF4y2Ba |
Xxz, XyzgydF4y2Ba |
垂直切变应力(Pa)gydF4y2Ba |
^ xygydF4y2Ba |
横向剪切应力(Pa)gydF4y2Ba |
txz (h), Tyz (h)gydF4y2Ba |
基底牵引(Pa)gydF4y2Ba |
一个„啊gydF4y2Ba |
正常压力(Pa)gydF4y2Ba |
u„uygydF4y2Ba |
水平速度分量(一年级)gydF4y2Ba |
现实的描绘在南极冰流的位置。图81.1显示了这样一个模型的结果。许多主要的冰流的位置描述正确,可以与它们的位置是从平衡通量计算的使用(例如巴德&华纳,1996)。后者假定今天的南极洲是处于平衡状态的几何和线路冰通量产生的雪堆积在表面冰盖的假设冰总是向下流动。gydF4y2Ba
图81.1中的冰流是由冰流的相互作用,生成表面形貌和温度。在模型中,假设冰滑的床只在床上预计熔点,和滑动是水量的函数在床上。事实上,许多冰流的位置可以通过这样一个简单的模型准确预测意味着很多欠他们的位置下伏基岩地形槽。很可能更深层次的冰槽流动将加快(重力驱动压力大,速度进一步放大了格伦流定律)的非线性性质。此外,更深层次的冰可能是温暖(因此柔软),因为提供的增强绝缘厚冰和大量的摩擦热产生的流。gydF4y2Ba
图81.1比较预测的冰流的数值模型现在的南极冰盖(左)与平衡通量由路由积雪在冰盖(后Bamber et al ., 2000)。使用相同的规模(log10myr-1)在两个面板。数值模型是基于佩恩(1998)和使用地热热流0.06 Wm-2和滑动系数B (ux (h) = Btxz (h))的1 X 10-2myr-1Pa-1在南极洲西部和1 X 10-2myr-1Pa-1东南极洲。(见gydF4y2Bawww.blackwellpublishing.com/knightgydF4y2Ba彩色版本。)gydF4y2Ba
图81.1比较预测的冰流的数值模型现在的南极冰盖(左)与平衡通量由路由积雪在冰盖(后Bamber et al ., 2000)。使用相同的规模(log10myr-1)在两个面板。数值模型是基于佩恩(1998)和使用地热热流0.06 Wm-2和滑动系数B (ux (h) = Btxz (h))的1 X 10-2myr-1Pa-1在南极洲西部和1 X 10-2myr-1Pa-1东南极洲。(见gydF4y2Bawww.blackwellpublishing.com/knightgydF4y2Ba彩色版本。)gydF4y2Ba
图81.2说明的一个三维的数值域(上半部分)gydF4y2Ba一阶模型gydF4y2Ba应用于松岛冰川,西南极洲。的gydF4y2Ba类型的边界gydF4y2Ba条件适用于每个外表面:零牵引的上表面(空中接口)和下表面的冰架(水界面);一个力平衡和流离失所的海水的重量在冰架前线;指定的速度(零)另一方面(上游和侧)横向边界和在床上以外的冰流;和粘性牵引法应用于床上的冰流本身。许多中间模型的四层所示说明模型的自然地形跟踪。(下图)示例结果显示计算基底牵引(Pa)。注意增强牵引立即相邻边缘的冰流,通过横向转移出现的压力从疲软的床上的冰流。(见gydF4y2Bawww.blackwellpublishing.com/knightgydF4y2Ba彩色版本。)gydF4y2Ba
图81.2说明数值的域(上半部分)三维一阶模型应用到松岛冰川,西南极洲。边界条件的类型适用于每个外表面:零牵引沿上表面(空中接口)和下表面的冰架(水界面);一个力平衡和流离失所的海水的重量在冰架前线;指定的速度(零)另一方面(上游和侧)横向边界和在床上以外的冰流;和粘性牵引法应用于床上的冰流本身。许多中间模型的四层所示说明模型的自然地形跟踪。(下图)示例结果显示计算基底牵引(Pa)。注意增强牵引立即相邻边缘的冰流,通过横向转移出现的压力从疲软的床上的冰流。(见gydF4y2Bawww.blackwellpublishing.com/knightgydF4y2Ba彩色版本。)gydF4y2Ba
虽然简单,零模型可能足以正确预测冰流的位置,他们将不太可能能够准确预测冰流内的流动。因此高阶模型使用,不做太多的限制性假设冰的力量预算质量。最常用的模型是一阶的所有压力部件被认为是达gydF4y2Ba
dx dt xy dygydF4y2Ba
继续阅读:gydF4y2Ba英国南极调查高交叉Madingley Rd英国剑桥CB3 0等gydF4y2Ba
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