冷层状firn中含水层的垂直耦合相变模型

冰川和冰盖的表面融水显著贡献于海平面上升，但其在冷层状firn中输送和储存所控制的过程仍然难以把握，尤其是在多维度上。本文提出了一个多维、垂直耦合的建模框架，用于描述冷层状firn中含水层， Incorporate了相变和液态水残留捕获。该数学框架及其数值实现，将陆地地下水模型扩展到描述在否则冷层状firn中扩张的含水层，突显了两者所遵循的类似物理。我们推导出有限体积含水层的半解析解，并将其与数值模拟和更高保真度模型结果进行验证。这些解答明了了融水动力学的关键特征，为firn水文模型提供了基准。我们进一步展示了冷、异构firn中含水层的三维扩张。无论是半解析结果还是数值结果都表明，初始firn温度较低时，横向含水层扩张会因孔隙度减小和随之而来的液态水冻结损失而减慢。总体而言，此框架提供了有关冰川渗透区firn含水层形成和扩张的新见解，帮助阐明了次表层融水储存如何调制融水通量、表面质量损失，并对全球海平面上升作出贡献。