Characterising the Ice Shelf/Ocean Boundary Layer

描述冰架/海洋边界层的特征

基本信息

  • 批准号:
    NE/N009746/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37.37万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2016 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Global average sea level is rising by approximately 3 millimetres per year. Given the huge economic and societal impacts of this change, accurate forecasts of sea level are urgently needed to inform policymakers considering mitigation and adaptation strategies. Melting of the ice sheets of Antarctica and Greenland currently contributes about one third of sea level rise. The future of this melting is highly uncertain, and the worst-case scenario involves a substantial ice-sheet contribution to dangerous sea-level rise. The largest contribution to sea level rise from ice sheets occurs when the ocean melts the base of ice shelves (floating extensions of the grounded ice sheet). The melt rate of ice in seawater is determined by the transfer of heat and salt from the ocean towards the ice. Observations reveal a turbulent boundary layer in the ocean beneath ice shelves, where vigorous mixing is driven by the flow of rising meltwater, large-scale circulation in the ocean, and tides. Mixing of heat and salt in the boundary layer influences the ice melt rate, but the physical processes involved are poorly understood and will not be resolved in climate models for the foreseeable future. The proposed project will improve our understanding of the ice shelf/ocean boundary layer and develop improved representations of ice-shelf melting for use in climate models.To achieve these aims we will use a suite of numerical models and the latest observations. We will start with direct numerical simulations (DNS) to model a small box of ocean next to an ice shelf (~1 cubic metre) at ultra-high resolution (~1 millimetre). This will provide insight into the turbulence near the ice and its interaction with melting. We will then use large-eddy simulations (LES) to study a larger volume (~1 square kilometre in area by 100 metres height) at high resolution (~10 centimetres - 1 metre). This will resolve the largest turbulent motions in the whole boundary layer. Both models will be validated using recent observations obtained from mooring sites at the George VI and Larsen C ice shelves (Nicholls, NE/H009205/1). The model results will in turn help interpret and understand the observations.We will use these numerical models to devise and calibrate parameterisations for ice melting and vertical mixing for use in ocean climate models. We will add candidate parameterisations to a one-dimensional (vertical) model that incorporates many popular ocean mixing schemes, and test them directly against the DNS and LES results. We will begin with existing parameterisations and modify them as needed to match the high resolution models. The successful parameterisations will be implemented in the UK ocean model (NEMO) and shared with climate modelling groups (including the Met Office) to improve predictions of sea-level rise.
全球平均海平面每年上升约3毫米。鉴于这一变化的巨大经济和社会影响,迫切需要准确的海平面预测,以告知决策者考虑减缓和适应战略。南极洲和格陵兰岛的冰盖融化目前造成了海平面上升的三分之一。这种融化的未来是高度不确定的,最坏的情况是冰盖对危险的海平面上升的巨大贡献。冰盖对海平面上升的最大贡献发生在海洋融化冰架底部(陆地冰盖的浮动延伸)时。海水中冰的融化速度取决于海洋向冰的热量和盐的转移。观测结果显示,在冰架下的海洋中存在湍流边界层,在那里,上升的融水、海洋中的大规模环流和潮汐驱动着剧烈的混合。边界层中热量和盐的混合会影响冰的融化速率,但人们对所涉及的物理过程知之甚少,并且在可预见的未来无法在气候模型中解决。拟议的项目将提高我们对冰架/海洋边界层的理解,并开发用于气候模型的改进的冰架融化表示。为了实现这些目标,我们将使用一套数值模型和最新的观测结果。我们将从直接数值模拟(DNS)开始,以超高分辨率(~1毫米)模拟冰架(~1立方米)旁边的一小盒海洋。这将为了解冰附近的湍流及其与融化的相互作用提供帮助。然后,我们将使用大涡模拟(LES)以高分辨率(~10厘米-1米)研究更大的体积(~1平方公里面积× 100米高度)。这将解决整个边界层中的最大湍流运动。这两个模型将使用最近从乔治VI和拉森C冰架(尼科尔斯,NE/H 009205/1)的系泊点获得的观测结果进行验证。模型结果将有助于解释和理解观测结果。我们将使用这些数值模型来设计和校准用于海洋气候模型的冰融化和垂直混合的参数化。我们将候选参数化添加到一维(垂直)模型,该模型包含许多流行的海洋混合方案,并直接针对DNS和LES结果进行测试。我们将开始与现有的参数化和修改他们需要匹配的高分辨率模型。成功的参数化将在英国海洋模型(NEMO)中实施,并与气候建模小组(包括气象局)共享,以改善对海平面上升的预测。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Double Diffusion As a Driver of Turbulence in the Stratified Boundary Layer Beneath George VI Ice Shelf
双扩散作为乔治六世冰架下分层边界层湍流的驱动因素
  • DOI:
    10.1029/2021gl096119
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Middleton L
  • 通讯作者:
    Middleton L
Turbulence in the Ice Shelf-Ocean Boundary Current and Its Sensitivity to Model Resolution
冰架-海洋边界流中的湍流及其对模型分辨率的敏感性
A general criterion for the release of background potential energy through double diffusion
通过双扩散释放背景势能的一般准则
  • DOI:
    10.1017/jfm.2020.259
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Middleton L
  • 通讯作者:
    Middleton L
Stratification effects in the turbulent boundary layer beneath a melting ice shelf: Insights from resolved large-eddy simulations
融化冰架下湍流边界层的分层效应:解析大涡模拟的见解
  • DOI:
    10.17863/cam.39552
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Vreugdenhil C
  • 通讯作者:
    Vreugdenhil C
Large-eddy simulations of stratified plane Couette flow using the anisotropic minimum-dissipation model
使用各向异性最小耗散模型对分层平面库埃特流进行大涡模拟
  • DOI:
    10.17863/cam.32401
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Vreugdenhil C
  • 通讯作者:
    Vreugdenhil C
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John Taylor其他文献

Changes in Pediatric Intensive Care Admissions in Wisconsin During the 2020 COVID-19 Pandemic.
2020 年 COVID-19 大流行期间威斯康星州儿科重症监护入院情况的变化。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Claire Godsey;Rachel Gabor;M. Oelstrom;S. Hagen;Jennifer Peterson;John Taylor;T. Mikhailov
  • 通讯作者:
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Sport-for-development impact study: A research initiative funded by Comic Relief and UK Sport and managed by International Development through Sport
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  • DOI:
  • 发表时间:
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    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
    10.1007/978-94-007-0785-6_34
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    John Taylor
  • 通讯作者:
    John Taylor
A Factorial Analysis of Drug and Bleeding Effects in Toxicokinetic Studies.
毒代动力学研究中药物和出血效应的因子分析。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Michael J. Hackett;Kelsy Kinderknecht;N. Niemuth;John Taylor;S. Gibbs;J. Novak;S. Harbo
  • 通讯作者:
    S. Harbo
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  • 发表时间:
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Simulating UNder ice Shelf Extreme Topography (SUNSET)
模拟冰架下极端地形(日落)
  • 批准号:
    NE/X013782/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 37.37万
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  • 批准号:
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职业:建筑占用者网络动力学 (BOND) - 建筑环境中的多尺度实验和模拟,以实现持续节能
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    1733695
  • 财政年份:
    2017
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从骶神经信号检测膀胱容量和压力:未来人工控制的关键
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    2017
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    $ 37.37万
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I-Corps:概念化和验证乘员感知预测控制系统
  • 批准号:
    1639266
  • 财政年份:
    2016
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    $ 37.37万
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    Standard Grant
Biostratigraphic and paleogeographic utility of Cambrian-Ordovician trilobite faunas in Alaska
阿拉斯加寒武纪-奥陶纪三叶虫动物群的生物地层学和古地理效用
  • 批准号:
    1325333
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 37.37万
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    Continuing Grant
Surface Mixed Layer at Submesoscales (SMILES)
亚介尺度表面混合层 (SMILES)
  • 批准号:
    NE/J010472/1
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 37.37万
  • 项目类别:
    Research Grant
Collaborative research: Evolutionary trade-offs in the adaptation of decomposers to global warming: Implications for ecosystem C balance
合作研究:分解者适应全球变暖的进化权衡:对生态系统碳平衡的影响
  • 批准号:
    1257528
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 37.37万
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    Standard Grant
Nano-bio enabled diagnostic devices for oral healthcare
用于口腔保健的纳米生物诊断设备
  • 批准号:
    EP/K502315/1
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 37.37万
  • 项目类别:
    Research Grant

相似国自然基金

群体感应调控整合性接合元件ICE_BL06生物功能的研究
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    n/a
  • 批准年份:
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    n/a
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相似海外基金

Coupled Evolution of Ice Shelf and Ocean in the Amundsen Sea Sector of Antarctica
南极阿蒙森海区冰架与海洋的耦合演化
  • 批准号:
    NE/Y001338/1
  • 财政年份:
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  • 资助金额:
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Coupled Evolution of Ice Shelf and Ocean in the Amundsen Sea Sector of Antarctica
南极阿蒙森海区冰架与海洋的耦合演化
  • 批准号:
    NE/Y000811/1
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    2026
  • 资助金额:
    $ 37.37万
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Simulating UNder ice Shelf Extreme Topography (SUNSET)
模拟冰架下极端地形(日落)
  • 批准号:
    NE/X013782/1
  • 财政年份:
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Collaborative Research: Improving Model Representations of Antarctic Ice-shelf Instability and Break-up due to Surface Meltwater Processes
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    2213704
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模拟冰架下极端地形(日落)
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    2023
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Collaborative Research: Improving Model Representations of Antarctic Ice-shelf Instability and Break-up due to Surface Meltwater Processes
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Collaborative Research: Improving Model Representations of Antarctic Ice-shelf Instability and Break-up due to Surface Meltwater Processes
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Collaborative Research: Improving Model Representations of Antarctic Ice-shelf Instability and Break-up due to Surface Meltwater Processes
合作研究:改进地表融水过程导致的南极冰架不稳定和破裂的模型表示
  • 批准号:
    2213703
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来自高分辨率商业卫星图像和高程数据的南极冰锋、陆架和接地线动态
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    2022
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    $ 37.37万
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    Standard Grant
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