基于海冰中波浪观测估算海冰属性
地球物理
2023-05-12 v1 大气与海洋物理
摘要
边缘冰区是大气、海洋、波浪与海冰交汇的高度动态区域。波浪在这一耦合系统中起着基础性作用，但目前我们对波-冰相互作用的理解受到缺乏海冰属性原位观测的阻碍。在本研究中，我们旨在利用冰中波浪观测被动估算海冰的厚度和有效弹性模量。具体而言，我们在固定冰上以约200 m边长的三角形布设了三个低成本检波器。这里的重点在于记录的三个主要波浪事件，每个事件均由频率约10 Hz的初始高频振动，以及频率范围0.08–0.28 Hz的低频频散波组成。基于初始高频振动的相速度，我们估算纯弹性有效模量为4–4.5 GPa。通过将频散低频波事件的到达时间与薄弹性冰盖中波浪的频散关系进行比较，我们得到有效弹性模量估算值为0.4–0.7 GPa。这接近于通过悬臂实验测得的0.5 GPa有效弹性模量，但远小于当前现代波浪模型中使用的5.5 GPa默认值。然而，我们无法分别获得冰厚度和有效模量的显式估算，因为在此频率范围内它们对频散关系形状的影响相似。仅对大于约1 Hz的频散波事件（例如数据集中频繁观测到的（热）开裂产生的振动）才可能区分。我们的结果表明，低成本检波器可用于估算固定冰中的海冰属性，并证实在非常大的浮冰上也可实现。
引用
@article{arxiv.2305.06490,
title = {Estimating sea ice properties from wave observations in sea ice},
author = {J. J. Voermans and J. Rabault and A. Marchenko and T. Nose and T. Waseda and A. V. Babanin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.06490},
year = {2023}
}