CAREER: Bridging Sea Ice Dynamics from Floe to Basin Scales

职业:弥合从浮冰到盆地尺度的海冰动力学

基本信息

  • 批准号:
    2338233
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 87.08万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2024
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2024-06-01 至 2029-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

This project will help us better understand sea ice, which is a major component of our climate. Sea ice is composed of many individual pieces and this project will study how these ice pieces break and deform. The researchers aim to create a new sea ice model to accurately model the behavior of ice pieces and use it to explain observations. This project will not only enhance our scientific knowledge but also bring real-world data analysis and modeling techniques into classrooms, train new scientists, and provide valuable opportunities for students in oceanography by organizing educational summer programs. The project's outcomes will be shared with the broader scientific community to help them learn more about sea ice and the Earth’s climate.This project addresses the critical need to enhance our understanding and modeling of sea ice processes, which play a significant role in shaping our climate. Existing climate models, with their coarse resolution, oversimplify sea ice dynamics. However, when examined at smaller scales, sea ice reveals itself as a complex system of interacting ice pieces with varying sizes, thicknesses, and shapes. The primary objectives of this project are to refine the representation of small-scale sea ice processes and establish clear connections to large-scale sea ice dynamics. The study focuses on modeling the deformation and fractures of sea ice pieces through a synergistic combination of data analysis, advanced numerical modeling, and theory development. The research's innovative aspect lies in the creation of a fundamentally new sea ice model that explicitly captures the life cycle of individual sea ice pieces. Validation of the model will utilize satellite sea ice observations. This model will be used to explore how statistical characteristics of the sizes and thickness of ice pieces are influenced by their collision and deformation physics. This approach aims to discern the impact of small-scale processes, like collisions and fractures, on larger sea ice characteristics that are crucial for improving sea ice representation in climate models. This model will be publicly accessible to benefit the broader polar oceanography community. Beyond scientific advancements, the project has a significant educational component. It intends to integrate scientific data analysis and modeling techniques into graduate and undergraduate classrooms, offering a comprehensive graduate-level course on sea ice dynamics. The incorporation of contemporary research material into polar oceanography and climate dynamics classes further contributes to educational outreach. Additionally, the initiative includes an annual summer program, Data Science in Oceanography, designed to attract talented students to graduate programs in oceanography. This program aims to provide ocean education and research mentoring, particularly to students who might not otherwise have such opportunities. The project's broader impact extends to the training of new polar scientists, supporting a Ph.D. student and numerous summer undergraduate students engaged in research activities.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个项目将帮助我们更好地了解海冰,海冰是我们气候的一个主要组成部分。海冰是由许多单独的冰块组成的,这个项目将研究这些冰块是如何破裂和变形的。研究人员的目标是创建一种新的海冰模型,以准确地模拟冰块的行为,并用它来解释观测结果。该项目不仅将提高我们的科学知识,还将把真实世界的数据分析和建模技术带入课堂,培养新的科学家,并通过组织教育暑期项目为学生提供宝贵的海洋学机会。该项目的成果将与更广泛的科学界分享,帮助他们更多地了解海冰和地球气候。该项目解决了加强我们对海冰过程的理解和建模的迫切需要,海冰过程在塑造我们的气候方面发挥着重要作用。现有的气候模型分辨率较低,过于简单化了海冰动力学。然而,当在较小的尺度上观察时,海冰显示出它是一个由大小、厚度和形状不同的相互作用的冰块组成的复杂系统。该项目的主要目标是完善小尺度海冰过程的描述,并与大尺度海冰动力学建立明确的联系。这项研究的重点是通过数据分析、高级数值模拟和理论发展的协同结合来模拟海冰碎片的变形和破裂。这项研究的创新之处在于创建了一个全新的海冰模型,明确地捕捉到了单个海冰的生命周期。该模型的验证将利用卫星海冰观测。该模型将用于探索碰撞和变形物理如何影响冰块大小和厚度的统计特性。这种方法旨在辨别碰撞和破裂等小规模过程对较大海冰特征的影响,这些特征对于改善气候模型中海冰的代表性至关重要。该模型将向公众开放,以造福于更广泛的极地海洋学社区。除了科学进步,该项目还具有重要的教育成分。它打算将科学数据分析和建模技术整合到研究生和本科生的课堂上,提供一门关于海冰动力学的研究生水平的综合课程。将当代研究材料纳入极地海洋学和气候动力学课程,进一步促进了教育宣传。此外,该计划还包括一年一度的暑期项目--海洋学数据科学,旨在吸引有才华的学生攻读海洋学研究生课程。该计划旨在提供海洋教育和研究指导,特别是对那些本来可能没有这样的机会的学生。该项目的更广泛影响延伸到培训新的极地科学家,支持一名博士生和许多从事研究活动的暑期本科生。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

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