Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

Bremodellering Kjetil Melvold Noen eksempler ► Nigardsbreen 1899 ► Nigardsbreen 2002.

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "Bremodellering Kjetil Melvold Noen eksempler ► Nigardsbreen 1899 ► Nigardsbreen 2002."— Utskrift av presentasjonen:

1

2 Bremodellering Kjetil Melvold

3 Noen eksempler ► Nigardsbreen 1899 ► Nigardsbreen 2002

4

5 Sammenheng mellom breer og klima

6 Hvordan studere responsen Jeg vil snakke om modeller (numeriske) og hvordan de blir brukt til å studere breers respons på klima endringer

7 Hvordan studere sammenheng mellom breer og klima

8 Massebalanse modeller ► Oppgave/mål  Å simulere endringer i breens spesifikke massebalanse (eller masse balanse gradienten) som følge av endringer i klima (meteorologiske betingelser).

9

10 Massebalanse modeller ► Hva brukes de til  Sensitivitetsstudier/-prognosestudier ► Temperatur, nedbør, strålingspådriv etc.  Input data og “forcing” for dynamisk modeller for isbreers bevegelse

11 Prediksjon av massebalanse - et to-delt problem ► Må bestemme  ablasjonen (bs)  akkumulasjonen (bw) bn=bw-bs

12

13 Ablasjonen ► To hovedtyper ablasjon modeller  Statistiske modeller (korrelasjon) ► Middeltemperatur ► Graddagsmodeller  Prosses baserte modeller “Physical-based models” ► Energibalanse modeller

14 Daggradsmodell N =  *PDDN:ablasjon  :Daggradsfaktor [mm day -1 K -1 ] PDD:Graddagssummen Hvorfor virker modellen: -Netto langbølget strålingsfluks, og følbar og latent varme fluks ~ er proporsjonal med T (se Ohmura, 2001) -Det er en feedback mellom massebalanse og albedo Fordeler: -Enkel og beregne rask og kjøre -input: bare temperatur trengs (+gradient) Ulemper: -Krever tuning mot lokale forhold: f. eks avhenger  på gjennomsnittlig solhøyden vinkelen (mean solar zenith angle) -Bare sensitiviteten til temperatur kan beregnes

15 ► Graddager estimeres fra målinger temperatur (time-, døgn-, månedsverdier). ► Graddagsberegningen (f.eks. Laumann and Reeh, 1993) med bruk av årsmiddel temperatur  TD må bestemmes som en funksjon av høyde (temp gradient) Beregning av graddagsummen (årlig temperatur svingninger (tilpasset)) (graddagssummen)

16 ► Modellen baserer seg på beregner overflateenergi fluks  Basisligning Energibalanse modeller basis prinsipper (cumulative balance) (surface energy flux) ► Input data  Hypsometri, posisjon (bredde,lengdegrader), helningsgrad, helningsretning, lufttemperatur, skydekke, nedbør, fuktighet og turbulente fluks.  Må også ha høydegradienten til disse dataene.

17 Akkumulasjonen  Gitt ► massebalanse målinger ► iskjerne data  Modellert vha. ► Statistiske modell (nedbørs- gradienter) ► Enkle atmosfæriske- modeller

18 Akkumulasjon Blir gjerne behandlet på en enkel måte: Nedbør = snø for T s < 2˚C Nedbør = regn for T s ≥ 2˚CNedbørsmodell Faktoren som bestemmer andelen av nedbøren som faller som snø i en gitt måned beregnes fra månedsmiddelverdier for temperatur

19 Neste steg Dynamisk modeller

20 Bruk dynamisk bremodeller ► Bestemme breers fremtidige utvikling basert på mulige klima scenarier ► Grunnforskning: forstå prosesser og beskrive fysiske prosesser isen ► Rekonstruere innlandsisen/breer ► Datering av iskjerner ► Korrigering av iskjerner for oppstrøms effekter ► etc

21 Dynamiske modeller for breer ► Modellering av dalbreer  1-dimensjonale strømningslinje modeller ► Iskapper  Modeller som antar perfekt plastisk is ► Modellering av dalbreer  3D modeller  termo- mekaniske bre modeller ► Modellering av iskapper  3D modeller  termo- mekaniske iskappe mod.  Geodynamikk ► Modellering av dalbreer  2D modeller (temperatur, glidning etc) ► Modellering av iskapper  Flytlinje- modeller  2-D modeller

22 Modellering av dalbreer ► Interessant fordi de påviker oss  Viktig for vannkraft reservoarer og irrigasjon  Ras ► Dalbreen registrerer klima endringer ► Endringer i breer volum bidrar til havnivå endringer

23 Dalbreer fluktuerer

24 ► Bruk  simulere observerte front og volum variasjoner  bl.a. å simulere endringer i breens geometri som skyldes påvirkning av varierende massebalansen  beskrive reaksjonen til breer/iskapper under forskjellige klima scenarier  invers problem bestemme tidligere klima  dynamisk sensitivitet  respons karakteristika

25 En-dimensjonal endelig-element modell for å beregne brefrontvariasjoner

26 Basis prinsipper/teori ► Kontinuitetslikningen ► Ligninger som beskriver breens dynamikk  Forbindelsen mellom spenning og tøyning (deformasjon)  Konservering av bevegelsesmengde ► Ligninger som beskriver breens geometri ► Ligninger som beskriver breens termodynamikk

27 Basis prinsipper/teori ► Kontinuitetslikningen i en-dimensjonal form ► Ligninger som beskriver breens dynamikk  Forbindelsen mellom spenning og tøyning (deformasjon) ► Ligninger som beskriver breens geometri

28 Basis kontinuitetsligningen ► For et parallellepiped med sider dx, dy, dz har vi ► Vertikal integrasjon og tillater at masse blir fjernet eller lagt til langs bunnen (b’) eller overflate (b)

29 Videre tilpassing ► For å beskrive 3-D geometri i en numerisk flytlinje modell må kontinuitetslikningen modifiseres. Integrerer vertikalt og vinkel rett på flytlinja ► S tverrsnittsareal (vrett), Q er volumflux (Q=U*S), b er nettobalansen over tverrsnittet og W er bredde, U gjennomsnitt hastigheten i tverrsnittet

30 Ligninger som beskriver breen geometri ► Tverrsnittets form kan være gitt som et tapetsoed  Areal er da gitt ved

31 Ligninger som beskriver breens dynamikk ► Forbindelsen mellom spenning og tøyning (Glen’s flyt lov) ► Spenningen (basalskjærspenning) antar laminær bevegelse

32 Vår modell Vår modell estimerer “driving stress” litt anderleds da man har tatt hensyn til longitudinal spenningsgradienter basert på teori av Kamb and Echelmeyer (1986).

33 Hastigheten ► Overflatehastigheten er summen av intern- deformasjon Ud og glidning Us ► Ud kan finnes ved a integrere ligningen for basalskjærspenning over dypet

34 Glidehastigheten Us ► Vanskelig og beregne glidehastigheten (få observasjoner) ► Ofte benyttes enkle parameterisering gitt av Budd et al. [, 1979 #38] hvor man antar at vanntrykket langs bunnen er en gitt fraksjon av isovertrykket (  gH).

35 Hastigheten ► Man får da følgen utrykk for hastigheten

36 Oversikt over ligningen som brukes i modellen ► 1-dimensjonal dynamisk modell  Basis ligninger ► Kontinutetsligningen ► ligninger som beskriver dynamiken ► ligninger som beskriver geometri ► ligningen kombineres for å beskrive endringer i

37 Grenseflatebetingelser ► Grenseflatebetingelsen ved øvre og nedre del må spesifiseres.  Front  Isdele  Bergschrund


Laste ned ppt "Bremodellering Kjetil Melvold Noen eksempler ► Nigardsbreen 1899 ► Nigardsbreen 2002."

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google