CAREER: Studies of Mantle Convection at Multiple Scales and Integration of Geophysical Fluid Dynamics in Geoscience Education

职业:多尺度地幔对流研究以及地球物理流体动力学在地球科学教育中的整合

基本信息

  • 批准号:
    0134939
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 31万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2002-02-01 至 2007-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The PI proposes to investigate the dynamics of multi-scale thermal convection in the mantle. Important surface tectonic features can be attributed to mantle convection at two distinct scales: The plate-scale associated with the motion of surface plates and the small-scale associated with hot spot volcanism, mantle thermal plumes, and lithospheric instabilities. By studying the dynamic interaction between convection at different scales, the proposed research will improve our understanding of the following fundamental geodynamic questions: 1) formation and heat transfer of thermal plumes in the presence of plate-scale convection, 2) the cause of relatively small hot spot motion, 3) topographic anomalies produced by thermal plumes and their implications for layered mantle convection, 4) vertical motion of Hawaiian islands in the last 400 thousand years and its relation to plume-plate interaction. Another important component of this project is on education, specifically on more efficient integration of Geophysical Fluid Dynamics (GFD) into geoscience education. The PI proposes to develop a set of simulators that use the GFD approaches and computer modeling to help students understand a variety of geophysical and geological processes ranging from thermal convection, viscoelastic stress relaxation, surface loading and crustal compensation, fluid flow in porous media, and convection for icy materials. These simulators use simple computer modeling and animations to offer students direct experience about how to simplify complex processes into physical models and to understand the processes with GFD.
PI建议研究地幔中多尺度热对流的动力学。重要的表面构造特征可以归因于两个不同尺度的地幔对流:与表面板的运动相关的板尺度以及与热点火山,地幔热羽和岩石圈的小尺度相关的小尺度。 By studying the dynamic interaction between convection at different scales, the proposed research will improve our understanding of the following fundamental geodynamic questions: 1) formation and heat transfer of thermal plumes in the presence of plate-scale convection, 2) the cause of relatively small hot spot motion, 3) topographic anomalies produced by thermal plumes and their implications for layered mantle convection, 4) vertical motion of Hawaiian islands in the last 400 thousand年及其与羽状板相互作用的关系。该项目的另一个重要组成部分是在教育上,特别是将地球物理动力学(GFD)更有效地整合到地球科学教育中。 PI建议开发一组模拟器,这些模拟器使用GFD方法和计算机建模来帮助学生了解各种地球物理和地质过程,包括热对流,粘弹性应力放松,表面载荷和地壳补偿,多孔介质中的流体流动以及冰冷材料的对流。这些模拟器使用简单的计算机建模和动画为学生提供有关如何将复杂过程简化为物理模型并使用GFD了解过程的直接经验。

项目成果

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知道了