velikost textu

Numerical Modeling of Ice Sheet Dynamics

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Numerical Modeling of Ice Sheet Dynamics
Název v češtině:
Numerické modelování dynamiky pevninských ledovců
Typ:
Disertační práce
Autor:
RNDr. Ondřej Souček, Ph.D.
Školitel:
prof. RNDr. Zdeněk Martinec, DrSc.
Oponenti:
prof. RNDr. Josef Málek, CSc., DSc.
Dr. Erik R. Ivins
Id práce:
43591
Fakulta:
Matematicko-fyzikální fakulta (MFF)
Pracoviště:
Katedra geofyziky (32-KG)
Program studia:
Fyzika (P1701)
Obor studia:
Geofyzika (4F7)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
1. 6. 2010
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
Title: Numerical modeling of ice sheet dynamics Author: Ondřej Souček Department: Department of Geophysics, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University in Prague Supervisor: Prof. RNDr. Zdeněk Martinec, DrSc. Supervisor’s e-mail address: zdenek@cp.dias.ie Abstract: The main topic of the presented thesis is the numerical modeling of large-scale ice-sheet evo- lution over several glacial cycles. For this purpose a ”Shallow Ice Approximation” (SIA) is traditionally adopted, a scaling approximation utilizing the fact that the vertical-to-horizontal aspect ratio in ice sheets is typically a small parameter allowing for a perturbation expansion of the governing equations with respect to this parameter. We present a formulation of the boundary value problem for a polythermal ice sheet based on the rational thermodynamics of mixtures and derive its ”shallow-ice” form. We then provide a novel SIA-I algorithm for iterative improvement of the SIA and thoroughly test its performance in a series of benchmarks including the ISMIP-HOM benchmark and a realistic simulation for the Dronning Maud Land region, Antarctica. The SIA-I algorithm is implemented to an evolutionary thermo-mechanical numerical ice-sheet model and this model is tested in the SIA regime in two EISMINT benchmarks, EISMINT - Effect of thermo-mechanical coupling and EISMINT - Greenland Ice Sheet models. Keywords: ice sheet, shallow ice approximation, SIA-I algorithm, ISMIP-HOM Název práce: Numerické modelování dynamiky pevninských ledovců Autor: Ondřej Souček Katedra: Katedra geofyziky, MFF UK v Praze Vedoucí disertační práce: Prof. RNDr. Zdeněk Martinec, DrSc. e-mail vedoucího: zdenek@cp.dias.ie Abstrakt: Hlavním tématem předkládané práce je numerické modelování vývoje pevninských ledovců na časové škále několika dob ledových. Pro tyto účely se tradičně používá tzv. ”Shallow Ice Approximation” (SIA). Jedná se o škálovací aproximaci, která využívá skutečnosti, že poměr vertikálního a horizontálního rozměru ledovce je malý, což umožňuje provést perturbační rozvoj řídících rovnic vzhledem k tomuto poměru. Prezentujeme formulaci okrajové úlohy pro tzv. polytermální ledovec založenou na racionální ter- modynamice směsí a odvozujeme její tvar v rámci dané škálovací aproximace. Popisujeme námi vyvinutý SIA-I algoritmus, který iteračně zpřesňuje SIA, a zevrubně testujeme jeho použitelnost v sérii srovnávacích příkladů ISMIP-HOM a dále v realistické simulaci oblasti Dronning Maud Land v Antarktidě. Algoritmus SIA-I je začleněn do termomechanického numerického modelu evoluce pevninských ledovců a tento model je testován v SIA režimu pro dva EISMINT srovnávací příklady, EISMINT - Efekt termomechanické vazby a EISMINT - Modely grónského pevninského ledovce. Klíčová slova: pevninský ledovec, shallow ice approximation, SIA-I algoritmus, ISMIP-HOM viii
Abstract v angličtině:
Title: Numerical modeling of ice sheet dynamics Author: Ondřej Souček Department: Department of Geophysics, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University in Prague Supervisor: Prof. RNDr. Zdeněk Martinec, DrSc. Supervisor’s e-mail address: zdenek@cp.dias.ie Abstract: The main topic of the presented thesis is the numerical modeling of large-scale ice-sheet evo- lution over several glacial cycles. For this purpose a ”Shallow Ice Approximation” (SIA) is traditionally adopted, a scaling approximation utilizing the fact that the vertical-to-horizontal aspect ratio in ice sheets is typically a small parameter allowing for a perturbation expansion of the governing equations with respect to this parameter. We present a formulation of the boundary value problem for a polythermal ice sheet based on the rational thermodynamics of mixtures and derive its ”shallow-ice” form. We then provide a novel SIA-I algorithm for iterative improvement of the SIA and thoroughly test its performance in a series of benchmarks including the ISMIP-HOM benchmark and a realistic simulation for the Dronning Maud Land region, Antarctica. The SIA-I algorithm is implemented to an evolutionary thermo-mechanical numerical ice-sheet model and this model is tested in the SIA regime in two EISMINT benchmarks, EISMINT - Effect of thermo-mechanical coupling and EISMINT - Greenland Ice Sheet models. Keywords: ice sheet, shallow ice approximation, SIA-I algorithm, ISMIP-HOM Název práce: Numerické modelování dynamiky pevninských ledovců Autor: Ondřej Souček Katedra: Katedra geofyziky, MFF UK v Praze Vedoucí disertační práce: Prof. RNDr. Zdeněk Martinec, DrSc. e-mail vedoucího: zdenek@cp.dias.ie Abstrakt: Hlavním tématem předkládané práce je numerické modelování vývoje pevninských ledovců na časové škále několika dob ledových. Pro tyto účely se tradičně používá tzv. ”Shallow Ice Approximation” (SIA). Jedná se o škálovací aproximaci, která využívá skutečnosti, že poměr vertikálního a horizontálního rozměru ledovce je malý, což umožňuje provést perturbační rozvoj řídících rovnic vzhledem k tomuto poměru. Prezentujeme formulaci okrajové úlohy pro tzv. polytermální ledovec založenou na racionální ter- modynamice směsí a odvozujeme její tvar v rámci dané škálovací aproximace. Popisujeme námi vyvinutý SIA-I algoritmus, který iteračně zpřesňuje SIA, a zevrubně testujeme jeho použitelnost v sérii srovnávacích příkladů ISMIP-HOM a dále v realistické simulaci oblasti Dronning Maud Land v Antarktidě. Algoritmus SIA-I je začleněn do termomechanického numerického modelu evoluce pevninských ledovců a tento model je testován v SIA režimu pro dva EISMINT srovnávací příklady, EISMINT - Efekt termomechanické vazby a EISMINT - Modely grónského pevninského ledovce. Klíčová slova: pevninský ledovec, shallow ice approximation, SIA-I algoritmus, ISMIP-HOM viii
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce RNDr. Ondřej Souček, Ph.D. 6.29 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce RNDr. Ondřej Souček, Ph.D. 9 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky RNDr. Ondřej Souček, Ph.D. 9 kB
Stáhnout Posudek vedoucího prof. RNDr. Zdeněk Martinec, DrSc. 87 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. RNDr. Josef Málek, CSc., DSc. 160 kB
Stáhnout Posudek oponenta Dr. Erik R. Ivins 42 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 81 kB