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Mathematical Models of Ice Shelves*

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

P. A. Shumskiy
Affiliation:
Institut Mekhaniki, Moskovskiy Gosudarstvennyy Universitet im. M. V. Lomonosova, Michurinskiy Prospekt, Moscow V-234, U.S.S.R.
M. S. Krass
Affiliation:
Institut Mekhaniki, Moskovskiy Gosudarstvennyy Universitet im. M. V. Lomonosova, Michurinskiy Prospekt, Moscow V-234, U.S.S.R.
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Abstract

For flat external ice shelves, expanding freely in all directions, the problem of thermodynamics is one-dimensional. In the affine dimensionless system of coordinates, equations of the dynamics together with the rheological equation lead to the non-linear integro-differential equation involving the reduced temperature. In the quasi-steady case the boundary problem for this equation is solved by means of the method of combining asymptotic expansions. It is shown that if ice is coming from the upper and lower surfaces in the opposite directions the regime is unsteady because of the internal heat accumulation.

The integro-differential equation for the temperature in the case of thinning internal ice shelves is more complicated, but it can be solved by a method analogous to the one mentioned above.

Résumé

Résumé

Pour des plateformes de glace externes plates, s'étendant librement dans toutes les directions le problème thermodynamique est uni-dimensionnel. Dans un système de coordonnées affine sans dimensions, les équations de la dynamique combinées avec l'équation rhéologique conduisent à une équation i ntegro-différentielle non-linéaire concernant la température réduite. Dans le cas d'un état quasi-siationnaire, le problème des limites pour celle équation est résolu en associant des développements asymploliques. Ou montre que si La glace arrivant au voisinage des surfaces inférieures et supérieures provient de directions opposées, le régime est instable à cause de l'accumulation internede chaleur.

L'équation integro-différentielle pour la température dans le cas de plateformes de glace internes amincissantes est plus compliquée, mais la marche de la solution est analogue à celle mentionnée ei-dessus.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Für flache, äusscre Schelfeise, die sich allseits frei ausdehnen können, genügt ein eindimensionales thermodynamisches Modell. Im affinen, dimensionslosen System der Koordinaten führen die dynamischen Gleichungen zusammen mit der reologischen Gleichung zur nirhtlinearen Integro-Differentialgleichung für die reduzierte Temperatur. Im quasi-slationären Fall lässt sich das Randwertproblem für diese Gleichung mit Hilfe der Nahtmethode, verbunden mit asymptotischer Fortsetzung lösen. Es wird gezeigt, dass für den Fall des Eiszustromes von der Ober- und Unterseite in entgcgengesetzter Richtung das System infolge der Ansammlung innerer Wärme instationär wird.

Die Integro-Differentialgleichung für die Temperatur im Falle von ausdünnenden, inneren Schelfcisen ist verwickelter, doch lässt sie sich mil ähnlichen Methoden lösen wir die oben genannte.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1976
Figure 0

Fig.1 . Coordinate systems

Figure 1

Fig.2 . Temperature profile when melting occurs at the bottom.

Figure 2

Fig.3. Temperature profile when freezing occurs at the bottom.

Figure 3

Fig.4. Flow-line pattern when melting occurs et the bottom.

Figure 4

Fig.5. Flow-line pattern when freezing occurs at the bottom.