Revista de Oceanografía e Investigación Marina
Acceso abierto

abstracto

Plataformas de hielo como flujos de canales flotantes de fluidos viscosos de ley de potencia

Banik I, Dauparas J

Explicamos el equilibrio de fuerzas en las capas de hielo marinas que fluyen y las plataformas de hielo que a menudo alimentan. Al tratar el hielo como un fluido viscoso de ley de potencia que adelgaza por corte, desarrollamos una teoría asintótica (de tiempo tardío) en dos casos: la presencia o ausencia de contacto con las paredes laterales. La mayoría de las situaciones del mundo real se encuentran en algún lugar entre los dos casos extremos considerados. La solución cuando no hay paredes laterales es una generalización bastante simple de la encontrada por Robison (JFM, 648, 363). En este caso, obtenemos el espesor de la línea de puesta a tierra de equilibrio usando un modelo de computadora simple y tenemos una aproximación analítica. Para estantes en contacto con paredes laterales, obtenemos una teoría asintótica válida para estantes largos. Nosotros determinamos cuándo es esto. Nuestra teoría se basa en que el perfil de velocidad a través del canal es una versión generalizada del flujo de Poiseuille, que funciona cuando el corte lateral domina el equilibrio de fuerzas. Realizamos experimentos usando un modelo de laboratorio para hielo. Esta era una suspensión de xantano en agua, a una concentración de 0,5% en masa. El modelo tiene n ≈ 3.8, similar a la del hielo. Nuestras teorías coincidieron extremadamente bien con nuestros experimentos para todos los parámetros relevantes (posición frontal, perfil de espesor, perfil de velocidad lateral, gradiente de velocidad longitudinal y espesor de la línea de puesta a tierra). También vimos características detalladas similares a los sistemas naturales. Por lo tanto, creemos que hemos entendido el equilibrio de fuerzas dominantes en ambos tipos de plataforma de hielo. Combinando nuestra comprensión de las fuerzas en el sistema con un modelo básico para el derretimiento basal y la formación de icebergs, descubrimos algunas inestabilidades del sistema natural. Las plataformas de hielo confinadas lateralmente pueden desintegrarse rápidamente, pero las lenguas de hielo no. Sin embargo, las lenguas de hielo se pueden acortar hasta que ya no existan, momento en el que la capa se vuelve inestable y, en última instancia, la línea de tierra debe retirarse por encima del nivel del mar. Si bien la lengua de hielo aún existe, el flujo de hielo hacia ella no debe acelerarse y la línea de conexión a tierra tampoco debe retroceder, suponiendo que solo cambien las condiciones en el océano. Sin embargo, las plataformas de hielo confinadas lateralmente experimentan un refuerzo significativo. Si se retira, esto conduce a una rápida aceleración de la lámina y a un nuevo espesor de línea de conexión a tierra de equilibrio. Creemos que algo así ocurrió en la plataforma de hielo Larsen B.