english version
dr hab. Agnieszka Herman
Instytut Oceanografii
Uniwersytet Gdański
Al. Piłsudskiego 46, 81-378 Gdynia
Email: oceagah@ug.edu.pl
Tel: +48 (0)58 5236887
Fax: +48 (0)58 5236678
Curriculum Vitae
Follow me on ResearchGate



Modelowanie numeryczne lodu morskiego metodami elementów dyskretnych – rozwój podstaw teoretycznych i metod numerycznych

Projekt Narodowego Centrum Nauki nr. 2015/19/B/ST10/01568 (program "OPUS 10")

Podstawowe informacje

Cele projektu

Obiektem badań w proponowanym projekcie jest dynamika lodu morskiego, ze szczególnym naciskiem na procesy fragmentacji pokrywy lodowej, jak również submezoskalowe interakcje lodu morskiego z oceanem i atmosferą. Główne cele projektu to:
  1. Rozwój istniejących i opracowanie nowych modeli matematycznych oddziaływań lodu morskiego i falowania, odpowiednich do implementacji w modelach opartych na elementach dyskretnych, tzn. zgodnych z podstawowymi założeniami tych modeli.
  2. Opracowanie (na podstawie wyników teoretycznych) algorytmów numerycznych oddziaływań lodu morskiego i falowania i ich implementacja w modelu DESIgn (Discrete-Element bonded-particle Sea Ice model; patrz strona modelu).
  3. Weryfikacja hipotezy mówiącej, że: (i) wynikiem fragmentacji lodu wywołanej falowaniem są kry o zbliżonych rozmiarach i wielobocznym kształcie oraz że (ii) ich dalsze “rozdrabnianie” przez deformacje ścinające jest odpowiedzialne za formowanie się zaokrąglonych kształtów i potęgowego rozkładu ich rozmiarów.
  4. Rozszerzenie zakresu stosowalności modelu DESIgn poprzez opracowanie i implementację parametryzacji wybranych procesów fizycznych, jak np. deformacji podczas kompresji (pressure ridging); zamarzanie i topnienie. Implementacja nowych funkcji ułatwiających dalszy rozwój modelu.
  5. Pogłębienie naszej wiedzy dotyczącej czynników mogących prowadzić do gwałtownej fragmentacji i dezintegracji pokrywy lodowej na dużych obszarach, jak ta, która miała miejsce w Morzu Beauforta zimą 2013 roku.
  6. Wykorzystanie modelowania o wysokiej rozdzielczości do lepszego poznania oddziaływań atmosfera–lód morski–ocean w sytuacjach silnej fragmentacji pokrywy lodowej i/lub w pobliżu granicy lodu. Analiza wpływu rozkładu wielkości kier na wymianę ciepła i pędu, turbulencję, mieszanie i stabilność pionową w warstwie granicznej morza i atmosfery. Weryfikacja istniejących hipotez dotyczących formowania się „pasm” lodu w pobliżu granicy z otwartą wodą.
  7. Opracowanie parametryzacji powyższych efektów, uwzględniających rozkład wielkości kier, odpowiednich do implementacji w wielkoskalowych modelach lodu.
Pełen opis projektu w języku angielskim można znaleźć tutaj.
Krótkie streszczenie popularnonaukowe znajduje się tutaj.

Efekty realizacji projektu

Wenta, M., Herman, A., 2017. Submesoscale atmospheric boundary layer processes over fragmented sea ice, 97th AMS Annual Meeting, 14th Conference on Polar Meteorology and Oceanography, Seattle, USA, 22-26 I 2017 (poster).

Herman, A., 2017. Wave-induced stress and breaking of sea ice in a coupled hydrodynamic–discrete-element wave–ice model. The Cryosphere Discuss., doi: 10.5194/tc-2017-95 (artykuł).