南極の氷の棚の基底融解における二重拡散対流の役割

南極の氷床は、そのフリンジの氷の棚の海駆動型の融解によってその質量の半分を失います。しかし、氷棚の融解を支配する海洋プロセスはよく理解されておらず、南極の海面への貢献の予測の不確実性に貢献しています。ロスアイスシェルフの下に観察される海洋条件に焦点を当てた、乱流の氷の棚の海洋境界層の地球物理学的規模のモデルで、高解像度の大型エディシミュレーションを使用して、海洋駆動型メルトを調べます。比較的暖かく低速度の空洞環境での氷棚溶融速度と海洋混合層特性を決定する際の二重拡散対流の役割を定量化します。二重拡散対流は、これらの流れ条件での溶融速度と混合層の進化を制御する1次プロセスであり、平均流量のために垂直せん断よりもさらに重要であり、段階のような温度と塩分構造の原因であることを実証します。、または氷の下で観察された熱ハリン階段。複数日シミュレーションの堅牢な特徴は、時間依存の溶融速度を促進する成長している生理食塩水拡散サブレーヤーです。この溶融速度は、せん断制御された乱流のみを考慮している現在の氷のようなパラメーター化よりも低いと予測します。私たちの主な発見は、二重拡散対流は氷の棚の下の重要なプロセスであるが、現在は海洋気候モデルでは無視されているということです。

The Antarctic Ice Sheet loses about half its mass through ocean-driven melting of its fringing ice shelves. However, the ocean processes governing ice shelf melting are not well understood, contributing to uncertainty in projections of Antarctica's contribution to global sea level. We use high-resolution large-eddy simulation to examine ocean-driven melt, in a geophysical-scale model of the turbulent ice shelf-ocean boundary layer, focusing on the ocean conditions observed beneath the Ross Ice Shelf. We quantify the role of double-diffusive convection in determining ice shelf melt rates and oceanic mixed layer properties in relatively warm and low-velocity cavity environments. We demonstrate that double-diffusive convection is the first-order process controlling the melt rate and mixed layer evolution at these flow conditions, even more important than vertical shear due to a mean flow, and is responsible for the step-like temperature and salinity structure, or thermohaline staircase, observed beneath the ice. A robust feature of the multiday simulations is a growing saline diffusive sublayer that drives a time-dependent melt rate. This melt rate is lower than current ice-ocean parameterizations, which consider only shear-controlled turbulent melting, would predict. Our main finding is that double-diffusive convection is an important process beneath ice shelves, yet is currently neglected in ocean-climate models.