增大冰盖模拟中自由表面问题的稳定时间步长
计算物理
2021-07-01 v1 流体动力学
地球物理
摘要
预测南极与格陵兰冰盖未来冰量损失的数值模型需要准确刻画其动力学过程。遗憾的是，冰盖模型受限于极为严格的时间步长约束，对于高阶模型而言这构成了严重瓶颈，因为每一步都需求解一个非线性且计算代价高昂的方程组。本研究通过实现所谓的自由表面稳定化算法（FSSA）来增大全斯托克斯模型的稳定时间步长。此前该稳定化方法已成功用于地幔对流模拟，其中求解的是类似但线性的黏性流动问题。通过数值研究发现，冰盖建模所需极薄域上的不稳定性与此前使用该稳定化方法的等长宽比域上的表现不同。尽管如此，且尽管问题具有非线性，研究表明仍可将 FSSA 改造以适用于理想化冰盖域，并将稳定时间步长增大至少一个数量级。所提出的 FSSA 被认为准确、高效且易于集成到现有冰盖求解器中。
引用
@article{arxiv.2106.16097,
title = {Increasing stable time-step sizes of the free-surface problem arising in ice-sheet simulations},
author = {André Löfgren and Josefin Ahlkrona and Christian Helanow},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.16097},
year = {2021}
}