冰-海洋边界湍流的直接数值模拟
流体动力学
2026-03-23 v1
摘要
冰-海洋界面上的湍流热量和淡水输运控制着冰山和冰柱的融化速率，但其背后的物理机制仍不完全了解。常用的参数化方法假设剪切边界层尺度，忽略了 meltwater 由浮力驱动的对流过程。我们使用具有真实盐分扩散系数的直接数值模拟，这对于表示薄盐分边界层（deltaS ~ 0.4 mm）以及随之而来的对流不稳定至关重要，我们探讨了冰-海洋边界层湍流随温度、盐度、分层、外部速度以及界面坡角的变化情况。我们的模拟与实验室熔解速率和界面温度 measurements 一致。在没有外部流动的情况下，我们发现没有从由浮力控制到由剪切控制的转变，even at near-horizontal slopes 时对流仍然重要。当外部剪切足够强大，以至于缩短热和盐分边界层时，才会显著影响熔化，背景流速超过 5 cm/s 时才开始产生显著影响。理解剪切和对流如何竞争决定冰-海洋扩散边界层，有助于准确预测冰 shelf 和靠近海面的冰山在相关参数空间内的熔化速率。
引用
@article{arxiv.2603.19542,
title = {Direct Numerical Simulations of Ice-Ocean Boundary Turbulence},
author = {Ken X. Zhao and Tomas Chor and Eric Skyllingstad and Jonathan Nash and Madelaine Rosevear and Craig McConnochie},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.19542},
year = {2026}
}