Measurements of temperature distribution, consolidation and morphology of a first-year sea ice ridge

Høyland, Knut V.; Løset, Sveinung

doi:10.1016/s0165-232x(99)00004-x

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“…Void spaces of 30% of the preridging volume are created during mechanical deformation of sea ice [Kovacs, 1972;Lepp€ aranta et al, 1995;Kankaanp€ a€ a, 1997;Hïyland and Lïset, 1999]. Below the sea ice freeboard, these voids are flooded with seawater, creating a large amount of potential ice algal habitat.…”

Section: Simplifying Model Assumptionsmentioning

confidence: 99%

Annual primary production in Antarctic sea ice during 2005–2006 from a sea ice state estimate

Saenz

Arrigo

2014

JGR Oceans

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Using the data-bounded Sea Ice Ecosystem State (SIESTA) model, we estimate total Antarctic sea ice algal primary production to be 23.7 Tg C a 21 for the period July 2005-June 2006, of which 80% occurred in the bottom 0.2 m of ice. Simulated sea ice primary production would constitute 12% of total annual primary production in the Antarctic sea ice zone, and 1% of annual Southern Ocean primary production. Model sea ice algal growth was net nutrient limited, rather than light limited, for the vast majority of the sunlit season. The seasonal distribution of integrated ice algal biomass matches available observations. The vertical algal distribution was weighted toward the ice bottom compared to observations, indicating that interior ice algal communities may be under-predicted in the model, and that nutrient delivery via gravity-induced convection is not sufficient to sustain summertime algal biomass. Bottom ice algae were most productive in ice of 0.36 m thickness, whereas interior algal communities were most productive in ice of 1.10 m thickness. Sensitivity analyses that tested different atmospheric forcing inputs, sea ice parameterizations, and nutrient availability caused mean and regional shifts in sea ice state and ice algal production even when sea extent and motion was specified. The spatial heterogeneity of both ice state and algal production highlight the sensitivity of the sea ice ecosystem to physical perturbation, and demonstrate the importance of quality input data and appropriate parameterizations to models of sea ice and associated biology.

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Section: Simplifying Model Assumptionsmentioning

confidence: 99%

Annual primary production in Antarctic sea ice during 2005–2006 from a sea ice state estimate

Saenz

Arrigo

2014

JGR Oceans

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“…It is a multilayer complex structure in constant transformation, and precise measurements are necessary to characterize it properly [ Granberg , 1998]. A nonsymmetrical snow drift around a ridge creates a nonsymmetrical consolidated layer [ Høyland and Løset , 1999a]. I assume that most of the energy that is transported upward ( q c ) and into the cold air originates from latent heat that is released as the pores freeze up.…”

Section: Thermodynamics Of Ridgesmentioning

confidence: 99%

“…The crystal structure of the consolidated layer was examined in the two 1999 cases, and uniaxial compression tests of the consolidated layer from the ridge outside Marjaniemi were done at the University of Oulu. The measurements are presented by Heinonen et al [2000], Kyhring [1999], Høyland and Løset [1999a], and Langeland [1998].…”

Section: Experimental Workmentioning

confidence: 99%

Consolidation of first‐year sea ice ridges

Høyland¹

2002

J. Geophys. Res.

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[1] Measurements of spatial and temporal temperature development, geometry morphology, and physical properties in three first-year sea ice ridges at Spitsbergen and in the Gulf of Bothnia have been performed. The corresponding thickness and the physical properties of the surrounding level ice were also measured. The thickness of the consolidated layer was examined through drilling and temperature measurements: the temperatures gave a ratio of the thickness of the consolidated layer to the level ice thickness from 1.39 to 1.61, whereas the drillings indicated a ratio of 1.68-1.85. The measured consolidated layer appeared to be 28% thicker when based on drillings in comparison to temperature. Thus the result depended on the method of investigation; the drillings included a partly consolidated layer. However, the measured growth of the consolidated layer did not depend on the method of investigation. The scatter of the physical properties in the consolidated layer was higher than that of the level ice. The consistency of the unconsolidated rubble differed markedly at the two sites. It was soft and slushy at Spitsbergen and harder in the Gulf of Bothnia. Three possible explanations for these differences are discussed: surrounding currents, different keel shapes, and difference in salinity.INDEX TERMS: 4540 Oceanography: Physical: Ice mechanics and air/sea/ice exchange processes;

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“…La distance entre deux séries de pochettes de saumure est d'environ 0.6 mm Figure 5 Schématisation de la structure d'un tube de drainage 11 vertical à l'intérieur d'une glace de mer de première année (tirée de [28]) Figure 6 Schématisation de l'évolution du profil vertical de 12 température dans la glace de mer au cours de la période de fonte Figure 7 Schématisation d'une crête de pression (adaptée de 15 [17]) Figure 8 Distribution de la hauteur moyenne des quilles de 16 glace dans l'Arctique selon les quatre saisons de l'année (droite) et différentes région de l'océan Arctique (gauche)(adaptée de [5]) Figure 25 Compilation pour les simulations SI à S3 des volumes de saumure expulsée de la glace pour toute la zone affectée par la quille en fonction de la variation maximale de la pression calculée au quart du cycle de marée, alors que le courant atteint son intensité maximale Figure 26 Compilation pour les simulations S2 et S4 à S7 des 76 volumes de saumure expulsée de la glace pour toute la zone affectée par la quille en fonction de la salinité initiale de la saumure à l'interface (Sinterface) Figure 27 Compilation pour les simulations S2 et S4 à S7 des 78 volumes d'eau de mer pénétrant dans la glace pour toute la zone affectée, par la quille en fonction de la salinité initiale de la saumure à l'interface (Sinterf ace) Figure 28 Schématisation du comportement de la saumure en 80 surface en réponse à un champ de pression imposé sous la glace Figure 29 Vitesses verticales à l'interface glace-océan 84 (graphique A), déplacement vertical de la saumure à l'intérieur du réseau poreux (graphique B), variation de la porosité (graphique C), variation de la salinité de la saumure (graphique D) et variation de la température (graphique E) à une distance de 1H de la quille pour les simulations SI à S3. Cycle du courant de marée (graphique F) XXXI Figure 30 Vitesses verticales à l'interface glace-océan 85 (graphique A), déplacement vertical de la saumure à l'intérieur du réseau poreux (graphique B), variation de la porosité (graphique C), variation de la salinité de la saumure (graphique D) et variation de la température (graphique E) à une distance de 1H de la quille pour les simulations S2 et S4 à S7.…”

Section: Avant-propos Et Remerciements IIunclassified

Simulation de la percolation induite à l'intérieur d'une glace de mer de première année sous l'effet du blocage hydrodynamique d'une quille de glace :

Gosselin¹

2010

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AVANT-PROPOS ET REMERCIEMENTSJ'ai découvert au cours de ce projet de recherche le monde complexe et fascinant de la glace de mer. J'ai eu beaucoup de plaisir à réaliser ce projet et je ne verrai plus jamais la glace de la même façon. La rédaction de mon mémoire a été le défi le plus important que j 'ai eu à relever jusqu'à maintenant et je suis très fier d'être passé au travers.Je voudrais prendre le temps de remercier tous ceux qui m'ont soutenu tout au long de mon parcours. Sans eux je n'y serais jamais arrivé. RÉSUMÉAu printemps, l'accroissement de la température de l'air et de l'irradiation solaire mènent à la réouverture et à l'expansion du réseau de canaux dans la glace de mer. Ainsi qu'illustré par l'épisode de drainage de la saumure au début de la période de fonte, l'accroissement du diamètre des canaux de saumure se traduit par une augmentation de la perméabilité de la glace permettant des éventuels écoulements poreux.Les crêtes de pression sont des obstacles de grande échelle qui font un blocage sur le courant marin et génèrent des champs de pression dans leur sillage. L'inversion des courants causée par le cycle de marée conduit à l'établissement d'un cycle semi-diurne sur le champ de pression à l'interface glace-océan aux abords des crêtes. La glace étant perméable au printemps, cela se traduit par un effet de pompage qui suggère l'existence d'un processus d'exportation nette de saumure vers l'océan. D'un point de vue thermodynamique, cela résulterait parallèlement en une exportation de chaleur latente associée à une fonte volumique de la glace. Considérant que les modèles actuels ne prennent en compte qu'une fonte de l'interface glace-océan, cette dynamique serait d'un impact significatif sur les bilans d'énergie des mers recouvertes de glace en période de fonte.Ce projet de recherche vise à explorer la dynamique des échanges poreux glace-océan aux abords des crêtes. Dans un premier temps, nous avons développé un modèle numérique d'une glace de mer poreuse soumise à un champ de pression à son interface glace-océan. Notre modèle est complètement défini par les équations différentielles de conservation de la masse, du mouvement, des sels et de la chaleur qui sont couplées via l'équation de la température de congélation de l'eau de mer. Les équations sont discrétisées sur une grille numérique rectangulaire de type Arakawa C avec un maillage homogène à pas constant et sont résolues par une méthode numérique aux volumes finis.Les résultats obtenus à partir de notre modèle nous ont permis de valider l'hypothèse d'une exportation de saumure de la glace vers l'océan dans le sillage d'une crête de pression. En outre, l'étude de la dynamique du bassin de saumure contenue dans la glace située derrière la crête montre que l'écoulement généré dans la glace est principalement orienté verticalement avec une légère composante horizontale en direction de la quille. Le processus vertical d'adaptation hydrodynamique de la saumure au cours d'un cycle de marée peut être décrit en 2 phases: une phase d'expulsion de la s...

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Measurements of temperature distribution, consolidation and morphology of a first-year sea ice ridge

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Annual primary production in Antarctic sea ice during 2005–2006 from a sea ice state estimate

Annual primary production in Antarctic sea ice during 2005–2006 from a sea ice state estimate

Consolidation of first‐year sea ice ridges

Simulation de la percolation induite à l'intérieur d'une glace de mer de première année sous l'effet du blocage hydrodynamique d'une quille de glace :

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