Ny model simulerer tsunamierne forårsaget af isbjergkælvning

Et team af forskere har udviklet en ny model til at simulere både isbjergkælvning og de tsunamier, der udløses som følge heraf. Deres metode kan hjælpe med at forbedre farevurderingen i kystområder og forfine de empiriske kælvningsmodeller, der bruges til at evaluere stigende havniveauer.

Johan Gaume, en EPFL-ekspert i laviner og geomekanik, har vendt sin opmærksomhed mod is. Hans mål er bedre at forstå sammenhængen mellem størrelsen af ​​et isbjerg og amplituden af ​​tsunamien, der følger af dens kælvning. Gaume, sammen med et team af forskere fra andre forskningsinstitutter, har netop afsløret en ny metode til modellering af disse begivenheder. Deres arbejde vises i Kommunikation Jord &Miljø .

Disse videnskabsmænd er de første til at simulere fænomenerne med både gletsjerbrud og bølgedannelse, når isbjerget falder i vandet. "Vores mål var at modellere den eksplicitte interaktion mellem vand og is - men det har en betydelig omkostning i form af computertid. Vi besluttede derfor at bruge en kontinuumsmodel, som er meget kraftfuld numerisk, og som giver resultater, der er både afgørende og i overensstemmelse med meget af de eksperimentelle data, " siger Gaume, der leder EPFLs Snow Avalanche Simulation Laboratory (SLAB) og er undersøgelsens tilsvarende forfatter. De andre institutter, der er involveret i undersøgelsen, er University of Pennsylvania, universitetet i Zürich, University of Nottingham, og Schweiz' WSL-institut for sne- og lavineforskning.

Forbedring af kælvningslovene

Forskernes metode kan også give indsigt i de specifikke mekanismer, der er involveret i gletsjerbrud. "Forskere kan bruge resultaterne af vores simuleringer til at forfine kælvningslovene, der er indarbejdet i deres store modeller til at forudsige havniveaustigninger, samtidig med at de giver detaljerede oplysninger om størrelsen af ​​isbjerge, som repræsenterer et betydeligt massetab, " siger Gaume.

Kalvning sker, når isstykker på kanten af ​​en gletsjer brækker af og falder i havet. Mekanismerne bag bruddet afhænger generelt af, hvor højt vandet er. Hvis vandstanden er lav, isbjerget brækker af fra toppen af ​​gletsjeren. Hvis vandstanden er høj, isbjerget er længere og brækker af fra bunden, før den til sidst flyder til overfladen på grund af opdrift. Disse forskellige mekanismer skaber isbjerge af forskellig størrelse - og derfor bølger med forskellige amplituder. "En anden begivenhed, der kan udløse en tsunami, er, når et isbjergs tyngdepunkt ændrer sig, får selve isbjerget til at rotere, " siger Gaume. "Vi var i stand til at simulere alle disse processer."

I Grønland, forskerne placerede en række sensorer ved Eqip Sermia, en 3 km bred udløbsgletsjer af Grønlands indlandsis, der ender i en fjord med en 200 m isklippe. Tilbage i 2014, et isbjerg på omkring 1 million m ³ (svarende til 300 swimmingpools i olympisk størrelse) brød af gletsjerens front og frembragte en 50 m høj tsunami; bølgen var stadig 3 m høj, da den nåede den første befolkede kystlinje omkring 4 km væk. Forskerne testede deres modelleringsmetode på store feltdatasæt fra Eqip Sermia samt med empiriske data om tsunamibølger opnået i et laboratoriebassin ved Deltares-instituttet i Holland.

Projekter i pipelinen

Gletsjerafsmeltning er blevet et stort fokusområde for forskning i dag som følge af den globale opvarmning. En af Zürichs universitets videnskabsmænd involveret i undersøgelsen startede et nyt forskningsprojekt i år med støtte fra Swiss National Science Foundation. Dette projekt vil undersøge dynamikken i Grønlands hurtigst bevægende gletsjer, Jakobshavn Isbrae, ved at kombinere data fra individuelle feltforsøg i Grønland med resultaterne af simuleringer kørt med SLAB-modellen. "Vores metode vil også blive brugt til at modellere kæder af komplekse processer udløst af gravitationelle massebevægelser, såsom samspillet mellem en klippeskred og en bjergsø, " siger Gaume.