Sea Ice Dispersion using Lagrangian Dynamics: a dynamical systems study
Sea Ice Dispersion using Lagrangian Dynamics: a dynamical systems study
批准号:
324379901
负责人:
Professor Dr. Gualtiero Badin
金额:
$0.0万
依托单位国家:
德国
项目类别:
Research Grants
财政年份:
2017
资助国家:
德国
项目状态:
已结题
起止时间:
2016-12-31 至 2018-12-31
中文摘要
观测表明,在气候变化的影响下,北极正在经历剧烈变化。在多年海冰覆盖率减少的地区,海冰的漂移速度增加,第一年的冰越薄,机械强度越弱,对风强迫的响应就越强。因此,需要更好地了解海冰动力学,以便预测海冰的演变及其在气候变化下的可变性。特别是,在地方尺度上,海冰的动态演化是由其应变和变形决定的,而应变和变形反过来又是其动态演化的原因,例如它的破裂和扩散。在这项研究中,我们建议通过部署在海冰上的浮标的观测来分析海冰的运动学,研究其有限尺度Lyapunov指数(FSLEs)。首先将分析粒子位移的统计,例如概率密度函数和频谱。例如,FSLEs可以用来描述具有多尺度性质的动力学,例如确实是海冰。它们具有时间倒数的维度这一事实表明,它们可以用作流动的可预测性指标:它的倒数为附近颗粒的分离提供了一个典型的时间尺度,从而为海冰的变形提供了一个典型的时间尺度。浮标还与粒子(浮标)的水平扩散直接相连,表明浮标在时间上的分离是指数(混沌)、线性(扩散)还是遵循异常扩散。不同区域和不同年份的重复计算有望突出考虑到不同气候条件的动力特征的相关性。
英文摘要
Observations show that the Arctic is experiencing drastic changes under climate change. Increased drift velocities of sea ice are found in regions with reduced multiyear sea ice coverage, with the thinner and mechanically weaker first year ice showing a higher responsiveness to the wind forcing. A better understanding of sea ice dynamics is thus needed in order to predict its evolution and its variability under climate change. In particular, at local scales the dynamical evolution of sea ice is determined by its strain and deformation, which in turn are responsible for its dynamical evolution and for example for its fracturing, and for its dispersion. In this study we propose to analyze the kinematics of sea ice studying its Finite Scale Lyapunov Exponents (FSLEs) from observations from buoys deployed on sea ice. Statistics of the displacements of the particles, such as the probability density functions and the frequency spectra, will first be analyzed. The FSLEs can be used, for example, to characterize dynamics that possess a multi-scale nature, such as indeed sea ice. The fact that they have a dimension of the inverse of a time indicates that they can be used as an indicator of predictability of the flow: its inverse gives a typical time-scale for the separation of nearby particles and thus for the deformation of the sea ice. FSLEs are also directly connected to the horizontal dispersion of particles (buoys), indicating if the separation of the buoys in time is exponential (chaotic), linear (diffusive) or if it follows an anomalous diffusion. The repetition of the calculation for different regions and for different years will hopefully highlight a dependence of the dynamical features considered to different climate conditions.
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Surface Semi-Geostrophic Dynamics: mixing from local to nonlocal dynamics
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批准号:399869321
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2018
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负责人:Professor Dr. Gualtiero Badin
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依托单位:
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批准号:289832290
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项目类别:Research Units
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2016
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负责人:Professor Dr. Gualtiero Badin
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依托单位:
国内基金
海外基金
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