東南極Lambert冰川盆地冰蓋動力學(xué)數(shù)值模擬研究.pdf

1、南極冰蓋的物質(zhì)和能量變化對全球海平面變化,地球表面的能量平衡,全球水循環(huán)等有著重要的影響。南極動力機(jī)制作用研究,特別是南極冰蓋動力過程的數(shù)值模擬仍存在很多不確定性,因此為了更準(zhǔn)確地理解其動力過程,精確預(yù)測冰蓋演化方向和變化狀況,在特定區(qū)域建立冰蓋動力模型顯得尤為重要。
　　 本文首次以東南極冰蓋最大的冰川盆地——Lambert冰川盆地為重點(diǎn)研究區(qū)域。利用高精度的DEM、厚度、基巖高程數(shù)據(jù)；采用新的計算方法重新計算了Amery冰架

2、的底部凍融速率；整理最新的PCMEGA數(shù)據(jù),并對著陸線附近的高程、冰厚度和基巖高程數(shù)據(jù)進(jìn)行了構(gòu)建；構(gòu)建流域內(nèi)表層冰溫數(shù)據(jù)。基于ArcGIS和Matlab兩大軟件劃分冰川主流線,并參照上述數(shù)據(jù),提取點(diǎn)數(shù)據(jù)。基于Matlab構(gòu)建流線模型,模擬冰蓋上的壓力,應(yīng)力,應(yīng)變率,并繪制與距離相關(guān)的響應(yīng)曲線。主要結(jié)果如下:
　　 (1)Lambert冰川盆地中的Amery冰架底部融化速率的最大值為22.1m／yr,在冰架前緣和冰架西部地區(qū)存在冰

3、架海冰再凍結(jié)的情況,凍結(jié)速率約為2.4m／yr。在冰架西端沿海邊緣區(qū)域的融化速率要明顯偏高,那里也是冰流較為活躍的地區(qū)。與先前結(jié)果對比,本文所得結(jié)果在最大值上要低15％左右,最小值要相差大約三倍。相比冰架邊緣,冰架內(nèi)部融化速率低,也進(jìn)一步反映了Amery冰架整體上處于一個穩(wěn)定的狀態(tài)。
　　 (2)Amery冰架底部融化速率的最大值為22.1m／yr,在冰架前緣和冰架西部地區(qū)存在冰架海冰再凍結(jié)的情況,凍結(jié)速率約為2.4m／yr。在

4、冰架西端沿海邊緣區(qū)域的融化速率要明顯偏高,那里也是冰流較為活躍的地區(qū)。本文所得底部融化速率最大值要比前人(Wen,2010)研究結(jié)果要偏低15％左右,底部凍結(jié)速率最大值要相差大約三倍。冰架內(nèi)部穩(wěn)定,而邊緣區(qū)域的融化速率較大,Amery冰架整體上處于一個穩(wěn)定的狀態(tài)。
　　 (3)通過應(yīng)力、應(yīng)變率變化的動力過程建立函數(shù)和方程,構(gòu)建冰流模型。該模型體系包括四大模型。分別是冰蓋地形模型；水平和垂直流速模型；冰溫變化模型；以及流線應(yīng)力場模

5、型。
　　 (4)冰川盆地邊緣的流速模型表明,在在冰川盆地邊緣附近冰流水平速度接近0,而且水平速度和垂向速度變化特征明顯。在接近冰川盆地邊緣的地方驅(qū)動應(yīng)力為零,表明在這一區(qū)域內(nèi)冰蓋基本是保持穩(wěn)定狀態(tài)。
　　 (5)冰川盆地邊緣附近表面溫度分布狀況相對簡單,在冰川盆地內(nèi)部附近表面溫度分布相對比較復(fù)雜,冰蓋內(nèi)部溫度分布總體呈現(xiàn)隨著深度增加而增加,在接近著陸線的區(qū)域的溫度增加速率較快,這是由于應(yīng)力增加帶來的熱量的消耗所致。

6、r>　　 (5)模擬結(jié)果表明冰蓋存在一個應(yīng)力變化極值區(qū)。在距離著陸線0-200km區(qū)域內(nèi),應(yīng)力具有Glen's flow law應(yīng)力值最大在40-55kPa之間.水平應(yīng)力在距離著陸線距離100km左右處達(dá)到最大值,然后向內(nèi)部邊緣與垂直方向快速衰減,至盆地邊緣趨于零。垂直應(yīng)力相對于水平應(yīng)力來說,數(shù)值相對較小,最大應(yīng)力數(shù)值范圍65-80kPa。應(yīng)力的增大帶來的熱通量,造成了著陸線附近的冰溫增加。
　　 (6)Fisher冰川、Me