The Deformational Response of a Viscoelastic Solid Earth Model Coupled to a Thermomechanical Ice Sheet Model
The Deformational Response of a Viscoelastic Solid Earth Model Coupled to a Thermomechanical Ice Sheet Model
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粘弹性固体地球模型与热机械冰盖模型耦合的变形响应
DOI：
10.1007/s10712-013-9257-8
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发表时间：
2014
影响因子：
4.6
通讯作者：
Z. Martinec
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Konrad;M. Thoma;I. Sasgen;V. Klemann;D. Barbi;K. Grosfeld;Z. Martinec
我们应用耦合热力冰盖-自重力粘弹性固体地球模型（SGVEM），允许冰厚度和基岩变形的动态交换，以研究粘弹性变形对冰动力学的影响，反之亦然。在合成冰川作用场景中，我们研究了冰盖和固体地球变形之间的相互作用，即冰川均衡调整（GIA），解释了取决于冰盖表面高度的大气强迫。我们将耦合模型的结果与常见的弹性岩石圈/松弛软流圈（ELRA）模型的运行结果进行比较，其中岩石圈由薄板表示，地幔以一个特征松弛时间松弛，以及与没有任何变形的刚性地球。我们发现 SGVEM 在冰动力学（即储存的冰体积、冰厚度和速度场）上的变形行为与稳态参数最佳选择的 ELRA 相当，但在瞬态行为上表现出差异。在冰盖之外，在外围前隆起区域，ELRA 和 SGVEM 之间的瞬态表面变形差异很大，这表明 ELRA 模型不足以解释冰盖外围 GIA 的约束，例如海平面指标和 GPS 抬升率。
We apply a coupled thermomechanical ice sheet—self-gravitating viscoelastic solid Earth model (SGVEM), allowing for the dynamic exchange of ice thickness and bedrock deformation, in order to investigate the effect of viscoelastic deformation on ice dynamics and vice versa. In a synthetic glaciation scenario, we investigate the interaction between the ice sheet and the solid Earth deformation, the glacial-isostatic adjustment (GIA), accounting for an atmospheric forcing depending on the ice sheet surface altitude. We compare the results from the coupled model to runs with the common elastic lithosphere/relaxing asthenosphere (ELRA) model, where the lithosphere is represented by a thin plate and the mantle relaxes with one characteristic relaxation time, as well as to a rigid Earth without any deformation. We find that the deformational behaviour of the SGVEM on ice dynamics (i.e. stored ice volume, ice thickness and velocity field) is comparable to the ELRA for an optimal choice of the parameters in steady state, but exhibits differences in the transient behaviour. Beyond the ice sheet, in the region of peripheral forebulge, the differences in the transient surface deformation between ELRA and SGVEM are substantial, demonstrating the inadequacy of the ELRA model for interpreting constraints on GIA in the periphery of the ice sheet, such as sea-level indicators and GPS uplift rates.
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