| 标签 | 冰盖模型 Stokes方程 气候变化 海平面上升 不稳定性机制 并行计算 模块化设计 |
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CISM (Community Ice Sheet Model) 是一个基于物理的数值模型,专为模拟冰盖动力学及其对气候强迫的响应而设计。
历史背景: CISM 由社区开发,是一个开源的冰盖模型,旨在为研究冰盖动力学和气候变化影响提供一个灵活、高效的工具。该模型的发展得到了多个研究机构的支持,包括美国国家科学基金会和能源部。
技术特点: 支持从浅冰近似(SIA)到完整 Stokes 方程的多种冰动力学求解器,可根据研究需求选择不同精度的求解方法,采用模块化设计,允许用户根据需要添加或修改组件,支持多种网格类型,包括笛卡尔网格和球面网格,提供并行计算能力,可在高性能计算集群上运行大规模模拟,与多种气候模式和海洋模式有耦合接口
核心功能: 模拟冰盖内部应力分布、速度场和几何演化,求解完整的 Stokes 流动方程以获得准确的冰动力学, 模拟冰盖对气候强迫的响应,包括温度和降水变化的影响,研究冰盖不稳定性机制,如冰架崩解和冰流加速,评估冰盖变化对海平面上升的贡献, 模拟冰盖与海洋的相互作用,包括冰架底部融化和冰山崩解
应用案例: 格陵兰冰盖对气候变化的响应研究,南极冰盖不稳定性机制分析, 末次冰盛期冰盖重建,未来气候变化情景下全球冰盖贡献的海平面上升预测, 冰盖-海洋耦合模拟,研究冰架融化对冰盖动力学的影响
局限性: 计算资源需求较高,特别是使用完整 Stokes 求解器时, 对冰盖底部条件的参数化存在不确定性,冰架崩解过程的模拟仍需改进, 与气候模式的耦合存在不确定性传递问题, 对冰盖内部热动力学过程的模拟简化可能影响长期预测的准确性
输入参数: 初始冰盖几何数据(厚度、表面高程等),气候强迫数据(温度、降水、辐射等), 冰盖物理参数(冰的流变参数、热导率等), 底部边界条件( basal drag、地热通量等),海洋强迫数据(海水温度、盐度等)
输出结果: 冰盖表面速度场和厚度变化,冰盖质量平衡和物质通量, 冰盖对海平面上升的贡献,冰盖内部温度场和应力场, 冰架底部融化速率,冰山崩解量和频率
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