Hostname: page-component-7b7567c8c-2n9c9 Total loading time: 0 Render date: 2026-11-15T09:21:53.447Z Has data issue: false hasContentIssue false

A Simple Model to Calculate the Compactness of Ice Floes

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

V. R. Neralla
Affiliation:
Atmospheric Environment Service, Downsview, Ontario M3 H 5T4, Canada
W. S. Liu
Affiliation:
Atmospheric Environment Service, Downsview, Ontario M3 H 5T4, Canada
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

This paper describes a simple model for predicting compactness over a given area. The model incorporates equations of continuity and momentum. The momentum equation is based on a balance between air-ice stress, water–ice stress, Coriolis force, and internal ice resistance. Since our interest is in short-range small-scale prediction, as a first step we have neglected sources and sinks terms in the continuity equation and assumed ice to be a film of Newtonian highly-viscous fluid. The solution of a simple equilibrium formulation is used as initial conditions.

Surface winds over the area of interest are obtained from an available model developed on the basis of similarity theory. The compactness model has been applied for a few real cases in summer 1975 over the Beaufort Sea area. The preliminary results of the model are encouraging. The main advantage of this model is that it can run on mini-computers available at most forecasting centres.

Résumé

Résumé

Ce papier décrit un modéle simple pour prévoir la densité de distribution des glaces flottantes dans une zone donnée. Le modèle comporte les équations de continuité et de quantité de mouvement. L’équation de quantité de mouvement est basée sur un bilan entre l’effort à l’interface air glace, 1’effort à l’interface glace eau, la force de Coriolis et la résistance interne de la glace. Comme notre but est une prévision à court terme et à petite échelle nous avons négligé dans un premier temps la formation et la disposition des glaces flottantes dans l’équation de continuité et assimilé la glace à un film d’un fluide à haute viscosité Newtonienne. On utilise comme condition initiale la solution d’un modèle d’équilibre simple.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Les vents de surface sur la zone étudiée sont obtenus à partir d’un modèle disponible obtenu à partir d’une approche de la théorie de la similitude. Le modèle de densité de distribution a été appliqué dans quelques cas réels de l'été 1975 dans la région de la Mer de Beaufort. Les premiers résultats sont encourageants. Le principal avantage de ce modèle est qu’il peut passer sur de petits calculateurs disponibles dans beaucoup de centres de prévision.

Dieser Beitrag beschreibt ein einfaches Modell zur Vorhersage der Kompaktheit in einem begrenzten Gebiet. Das Modell verbindet die Kontinuitätsgleichung mit der Momentengleichung. Die Momentengleichung beruht auf dem Gleichgewicht der Kräfte zwischen Luft und Eis, zwischen wasser und Eis, der Corioliskraft und der inneren Widerstandskraft des Eises. Da das Interesse auf die kurzfristige Vorhersage in kleinen Bereichen gerichtet ist, wurde in erster Annäherung der Ausdruck für Quellen und Senken in der Kontinuitätsgleichung vernachlässigt und das Eis als Film einer hochviskosen Newtonschen Flüssigkeit betrachtet. Die Lösung eines einfachen Gleichgewichtsmodells dient als Ausgangsbedingung.

Die Oberflächenwinde über dem interessierendem Gebiet werden aus einem verfügbaren Modell gewonnen, das auf der Grundlage der Ähnlichkeitstheorie entwickelt ist. Das Kompaktheitsmodell wurde auf einige wirkliche Fälle im Sommer 1975 über dem Gebiet der Beaufort-See angewandt. Die vorläfigen Ergebnisse sind ermutigend. Der Hauptvorteil dieses Modells liegt darin, dass es mit Minikomputern berechnet werden kann, wie sie auf den meisten vorhersagezentren verfügbar sind.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1979
Figure 0

Fig. 1.Diagram of force and velocity vectors.

Figure 1

Table 1.Fraction of land area at every grid point over the Beaufort sea

Figure 2

Fig. 2.Variation of ice speed Vi and deviation α with wind speed for two sets of air–ice drag coefficients and ice thicknesses.

Figure 3

Fig. 3.Diagram showing location of 8 × 8 grid array in the Beaufort Sea.

Figure 4

Fig. 4.Compactness (a) at initial time, 21 July 1975, (b) 5 d forecast valid for 26 July 1975, and (c) observed at 26 July 1975.

Figure 5

Fig. 5.Compactness (a) at initial time, 24 July 1975, (b) 5 d forecast valid for 29 July 1975, and (c) observed at 29 July 1975.

Figure 6

Fig. 6.Compactness (a) at initial time, 15 August 1975, (b) 5 d forecast valid for 20 August 1975, and (c) observed at 20 August 1975.

Figure 7

Fig. 7.Compactness (a) at initial time, 19 August 1975, (b) 5 d forecast valid for 24 August 1975, and (c) observed at 24 August 1975.

Figure 8

Fig. 8.Compactness (a) at initial time, 24 August 1975, (b) 5 d forecast valid for 29 August 1975, and (c) observed at 29 August 1975.