A new approach to inferring basal drag and ice rheology in ice streams, with applications to West Antarctic Ice Streams
A new approach to inferring basal drag and ice rheology in ice streams, with applications to West Antarctic Ice Streams
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推断冰流中的基础阻力和冰流变学的新方法，并应用于南极洲西部冰流
DOI：
--
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发表时间：
2020
影响因子：
3.4
通讯作者：
G. Gudmundsson
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Meghana Ranganathan;B. Minchew;Colin R. Meyer;G. Gudmundsson
摘要河床和沿着侧缘的拖曳力是出口冰川的主要阻力。同时推断这些参数是具有挑战性的，因为基础阻力和冰粘度耦合在动量平衡，这支配冰流。我们测试的能力，伴随为基础的逆方法来推断的滑动系数幂律滑动法和流速参数的本构关系的冰使用正则化方案，其中包括表面应变率加权系数。使用合成数据与空间变化的基础阻力和冰流变学相媲美的西南极冰流，我们表明，这种方法可以更准确的推断。我们将这种方法应用于西南极洲的Bindschadler和MacAyeal冰流。我们的研究结果表明，相对较软的冰在剪切边缘和空间变化的基础阻力，增加阻力与距离的接地线的上游打断局部地区相对较高的阻力。我们解释软冰，以反映通过粘性耗散和晶体结构的变化加热的组合。这些结果表明，伴随为基础的逆方法可以提供推论的基础阻力和冰流变时，正则化是由应变率。
Abstract Drag at the bed and along the lateral margins are the primary forces resisting flow in outlet glaciers. Simultaneously inferring these parameters is challenging since basal drag and ice viscosity are coupled in the momentum balance, which governs ice flow. We test the ability of adjoint-based inverse methods to infer the slipperiness coefficient in a power-law sliding law and the flow-rate parameter in the constitutive relation for ice using a regularization scheme that includes coefficients weighted by surface strain rates. Using synthetic data with spatial variations in basal drag and ice rheology comparable to those in West Antarctic Ice Streams, we show that this approach allows for more accurate inferences. We apply this method to Bindschadler and MacAyeal Ice Streams in West Antarctica. Our results show relatively soft ice in the shear margins and spatially varying basal drag, with an increase in drag with distance upstream of the grounding line punctuated by localized areas of relatively high drag. We interpret soft ice to reflect a combination of heating through viscous dissipation and changes in the crystalline structure. These results suggest that adjoint-based inverse methods can provide inferences of basal drag and ice rheology when regularization is informed by strain rates.
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