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Numerical modeling of lower boundary layer in the ice shelf cavity

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Title
Numerical modeling of lower boundary layer in the ice shelf cavity
Other Titles
수치해석을 통한 빙붕 하부 경계층의 특성 연구
Authors
Na, Ji Sung
Jin, Emilia Kyung
Lee, Won Sang
Keywords
Terra Nova Bay; lower boundary layer in the ice shelf cavity; Numerical modeling
Issue Date
2019
Citation
Na, Ji Sung, Jin, Emilia Kyung, Lee, Won Sang. 2019. Numerical modeling of lower boundary layer in the ice shelf cavity. 2019 The Korean Association of Ocean Science and Technology Societies Conference. Jeju ICC. 2019.05.16~2019.05.17.
Abstract
남극 빙하 중 해양과 직접 맞닿아있는 빙붕 (Ice Shelf)의 얼음 질량은 빙하의 흐름 및 붕괴, 해수면의 상승 등과 밀접한 상관관계를 가진다. 따라서 빙붕의 변화를 예측하는 것이 매우 중요한 현안이며 또한 빙붕에 영향을 미치는 빙붕 용융 기작과 이와 관련된 물리 현상을 규명하는 것 또한 중요하다. 이러한 빙붕 하부의 용융은 빙붕과 밀접한 혼합경계층 내 온도 및 유동 변화로부터 기인하기 때문에, 급격한 혼합 경계층의 변화가 발생할 때를 면밀하게 관찰해야 한다. 빙부 하부 지반선 주변에서 발생하는 용융은 과냉각 및 저밀도의 상태로 상승하면서 빙붕하부 물기둥(water plume)을 형성하게 되고 이러한 플룸은 빙붕 하부 혼합 경계층에 큰 변화를 준다. 본 연구에서는 플룸이 발생하고 있는 빙붕 하부의 혼합 경계층을 모사하기 위해 큰에디모사(Large Eddy Simulation) 기법을 통해 빙붕 주변 해양 및 경계층을 모사하였고, 용융과 관련한 열전달 특성 및 유동적 특성을 분석하였다. 모사 결과의 신뢰성을 검증하기 위해 17/18년도 여름, 남극 장보고 기지 주변 테라노바 만 해양에서 수행된 24개의 CTD(Conductivity, Temperature, Depth) 관측과 23개의 LADCP(Lowered Acoustic Doppler Current Profiler) 관측 자료에서 도출된 속도 및 온도, 염도와의 비교검증을 하였다. 모사된 유동의 속도는 실제 관측과 비교하였을 때, 속도의 크기 및 기울기, 최대 속도의 깊이 등 다양한 측면에서 잘 일치하였다. 또한 온도와 염도에 대한 비교에서는 상부 경계층의 깊이가 과모의되는 경향성을 보였고 이로 인해 온도 및 염도의 크기가 다소 차이를 보였다. 하지만 과냉각 상태의 플룸의 온도 및 염도 특성은 대체로 일치하였고 그 변화 추이 또한 매우 잘 일치한 것을 통해, 수치해석을 통한 모사가 실제 해양 특성을 잘 반영하고 있다고 판단하였다. 빙붕 하부로부터 200 m 부근까지의 유동 난류의 난류에너지 분포를 관찰하였을 때, 관성 아영역(Inertial subrange) (k-5/3)의 난류 운동과 소산범위(dissipation range) (k-3)의 난류가 잘 모사되고 있음을 관찰할 수 있었다. 운동량속과 열속의 연직 분포 및 유동 와류의 크기, 강도에 대한 통계적 분석이 수행이 되었고 이를 통해 빙붕 하부 주변에 강한 유동 와류와 함께 큰 열속이 분포하는 것을 관찰하였다.
URI
https://repository.kopri.re.kr/handle/201206/12684
Conference Name
2019 The Korean Association of Ocean Science and Technology Societies Conference
Conference Place
Jeju ICC
Conference Date
2019.05.16~2019.05.17
Appears in Collections  
2019-2019, Investigation of key elements in future projections of East Antarctic Ice Sheet using ice sheet model (19-19) / Jin, Emilia Kyung (PE19410)
2018-2019, Investigating Cryospheric Evolution of the Victoria Land, Antarctica -ICE- (18-19) / Lee, Won Sang (PM18020)
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