Ice-sheet model
આબોહવા મોડેલિંગમાં, આઇસ-શીટ મોડેલો છેલ્લી હિમયુગના સમયગાળા દરમિયાન ગ્રીનલેન્ડની બરફની ચાદર, એન્ટાર્કટિકાની બરફની ચાદર અથવા ઉત્તર ગોળાર્ધમાં મોટી બરફની ચાદર જેવી બરફની ચાદરની ઉત્ક્રાંતિ, ગતિશીલતા અને થર્મોડાયનેમિક્સનું અનુકરણ કરવા માટે આંકડાકીય પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરે છે. ભૂતકાળમાં હિમનદી-આંતર-હિમનદી ચક્ર પર પૃથ્વીના હિમનદીકરણના અભ્યાસથી લઈને ભવિષ્યની વૈશ્વિક ઉષ્ણતામાનની પરિસ્થિતિઓમાં બરફની ચાદરના ક્ષયના અંદાજો સુધી તેનો ઉપયોગ વિવિધ હેતુઓ માટે થાય છે. ઇતિહાસ 18મી સદીના મધ્યભાગથી, બરફની ચાદરના વર્તનની તપાસ શરૂ થઈ. જર્નલ ઓફ ગ્લેશિયોલોજીની સ્થાપના થઈ ત્યારથી, ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ ગ્લેશિયલ મિકેનિક્સ પ્રકાશિત કરી રહ્યા છે. પ્રથમ 3-ડી મોડેલ બાર્ન્સ આઇસ કેપ પર લાગુ કરવામાં આવ્યું હતું. 1988માં, વધુ અદ્યતન આંકડાકીય તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને બરફ-છાજલીઓ, શીટ/શેલ્ફ સંક્રમણ, પટલ તણાવ ઢાળ, સમસ્થાનિક બેડ એડજસ્ટમેન્ટ અને બેઝલ સ્લાઇડિંગનો સમાવેશ કરતું પ્રથમ થર્મોડાયનેમિકલી કપલ્ડ મોડેલ વિકસાવવામાં આવ્યું હતું અને એન્ટાર્કટિકાની બરફની શીટ પર લાગુ કરવામાં આવ્યું હતું. આ મોડેલમાં 40 કિમીનું રિઝોલ્યુશન અને 10 વર્ટિકલ સ્તરો હતા. જ્યારે 1990માં પ્રથમ આઇ. પી. સી. સી. મૂલ્યાંકન અહેવાલ બહાર આવ્યો, ત્યારે બરફની ચાદર આબોહવા પ્રણાલીના નમૂનાનો સક્રિય ભાગ ન હતી, તેમની ઉત્ક્રાંતિ વૈશ્વિક તાપમાન અને સપાટીના દળના સંતુલન વચ્ચેના સહસંબંધ પર આધારિત હતી. જ્યારે 1996માં બીજો આઇ. પી. સી. સી. મૂલ્યાંકન અહેવાલ બહાર આવ્યો, ત્યારે 2ડી અને 3ડી મોડેલિંગ બંનેની શરૂઆત બરફની ચાદર સાથે દર્શાવવામાં આવી હતી. 1990 ના દાયકામાં યુરોપિયન આઇસ શીટ મોડેલિંગ ઇનિશિયેટિવ (ઇઆઇએસએમઆઇએનટી) સાથે કેટલાક વધુ કોમ્પ્યુટેશનલ મોડેલ્સની શરૂઆત થઈ. ઇ. આઇ. એસ. એમ. આઇ. એન. ટી. એ ગ્રીનલેન્ડ, એન્ટાર્કટિક, આઇસ-શેલ્ફ, થર્મોમિકેનિકલ અને ગ્રાઉન્ડિંગ-લાઇનના મોટાભાગના મોડેલોની સરખામણી કરીને 1990ના દાયકા દરમિયાન આંતરરાષ્ટ્રીય સહયોગની ઘણી વર્કશોપનું નિર્માણ કર્યું હતું. 2000 ના દાયકામાં સંપૂર્ણ સ્ટોક્સ ડાયનેમિક્સના પ્રથમ ક્રમના અંદાજને આઇસ-શીટ મોડેલમાં એકીકૃત કરવાનો સમાવેશ થાય છે. ચોથા આઇ. પી. સી. સી. મૂલ્યાંકન અહેવાલમાં બરફમાં ઝડપી ગતિશીલ પ્રતિસાદોના અંદાજો સાથે બરફ-પત્રકના નમૂનાઓ દર્શાવવામાં આવ્યા હતા, જેના કારણે નોંધપાત્ર બરફના નુકસાનના પુરાવા મળ્યા હતા. 2016માં, કપલ્ડ મોડલ ઇન્ટરકોમ્પેરિસન પ્રોજેક્ટ ફેઝ 6 (સીએમઆઇપી ફેઝ 6) નો ભાગ આઇસ શીટ મોડલ ઇન્ટરકોમ્પેરિસન પ્રોજેક્ટ હતો, જેણે આઇસ શીટ મોડેલિંગ સંબંધિત તમામ ચલો માટે પ્રોટોકોલને વ્યાખ્યાયિત કર્યો હતો. આ પરિયોજનાએ બરફની ચાદર માટે સંખ્યાત્મક અને ભૌતિક અભિગમો બંનેમાં સુધારો કરવાની મંજૂરી આપી હતી. મોડેલિંગ આઇસ-ફ્લો શેલો આઇસ એપ્રોક્સીમેશન શેલો આઇસ એપ્રોક્સીમેશન (એસ. આઈ. એ.) એ ફુલ-સ્ટોક્સ સમીકરણોને હલ કર્યા વિના બરફના પ્રવાહનું મોડેલ બનાવવાની એક સરળ પદ્ધતિ છે. ઘણી સ્લાઇડિંગ ગતિશીલતા અને સરળ બેડ ટોપોગ્રાફી વિના, નાના ઊંડાઈ-થી-પહોળાઈ ગુણોત્તર સાથે બરફની ચાદર પર અંદાજ શ્રેષ્ઠ રીતે લાગુ કરવામાં આવે છે. એસ. આઈ. એ. માં બરફની ચાદર પર ઘણા બળોનો સમાવેશ થતો નથી, અને તેને 'ઝીરો-ઓર્ડર' મોડેલ ગણી શકાય. આ મોડેલ ધારે છે કે બરફની શીટ્સ મોટે ભાગે મૂળભૂત તીવ્ર તાણ દ્વારા વિભાજિત થાય છે, અને અન્ય દળોને ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર નથી. તે એવું પણ ધારે છે કે બેઝાલ શીયર સ્ટ્રેસ અને ગ્રાઉન્ડેડ બરફના ગુરુત્વાકર્ષણીય ડ્રાઇવિંગ સ્ટ્રેસ એક બીજાને સંતુલિત કરે છે. આ પદ્ધતિ ગણતરીની દ્રષ્ટિએ સસ્તી છે. છીછરા છાજલીઓનો અંદાજ છીછરા છાજલીઓનો અંદાજ એ બરફના પ્રવાહનું નમૂના બનાવવાની બીજી પદ્ધતિ છે, ખાસ કરીને તરતા બરફના પટલ-પ્રકારનો પ્રવાહ, અથવા આધાર પર જમીન પર રહેલા બરફને સરકી જવાનો. પટલ મોડેલ તરીકે પણ ઓળખાય છે, તેઓ પ્રવાહી ગતિશીલતામાં મુક્ત-ફિલ્મ મોડેલો જેવા જ છે. છીછરા બરફના અંદાજથી વિપરીત, છીછરા શેલ્ફ અંદાજ બરફના પ્રવાહનું મોડેલ બનાવે છે જ્યારે સમાંતર બળો મજબૂત હોય છે; સ્લાઇડિંગ અને ઊભી બળો. એસએસએને 'ઝીરો-ઓર્ડર' મોડેલ પણ ગણી શકાય. સંપૂર્ણ સ્ટોક્સ સમીકરણો નેવિઅર-સ્ટોક્સ સમીકરણોનો ઉપયોગ કરીને બરફનું મોડેલ બનાવવું ફાયદાકારક માનવામાં આવે છે કારણ કે બરફ એક ચીકણું પ્રવાહી છે અને તે બરફ પર લાદવામાં આવેલા તમામ બળોને મેળવે છે. આ સમીકરણો ગણતરીની દ્રષ્ટિએ ખર્ચાળ હોવાથી, ચાલતા સમયને ઘટાડવા માટે ઘણા અંદાજોનો સમાવેશ કરવો મહત્વપૂર્ણ છે. તેમના કોમ્પ્યુટેશનલ ખર્ચને કારણે, તેઓ સરળતાથી મોટા પાયે ઉપયોગમાં લેવાતા નથી અને તેનો ઉપયોગ ચોક્કસ વિભાગો અથવા દૃશ્યોમાં થઈ શકે છે, જેમ કે ગ્રાઉન્ડિંગ રેખાઓ પર. અન્ય આબોહવાના ઘટકો સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ બરફની ચાદર આસપાસના વાતાવરણ, મહાસાગર અને ઉપ-હિમનદી પૃથ્વી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. વ્યાપક આઇસ-શીટ મોડેલ મેળવવા માટે આ તમામ ઇન્ટરેક્ટિવ ઘટકોનો સમાવેશ કરવાની જરૂર છે. મૂળભૂત પરિસ્થિતિઓ બરફની ચાદરની વર્તણૂક નક્કી કરવામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. બેઝલ થર્મલ સ્થિતિ (જો બરફ ઓગાળવામાં આવે અથવા સ્થિર હોય) અને બેઝલ ટોપોગ્રાફીનો નકશો બનાવવો મુશ્કેલ છે. સૌથી વધુ અનુકૂળ પદ્ધતિ સામૂહિક સંરક્ષણ અવરોધો લાગુ કરવાની છે. લાંબા ગાળાના અંદાજો માટે, ભૌગોલિકતાને ખંડીય છાજલી પર અથવા ફ્જોર્ડ્સમાં રજૂ કરવી મહત્વપૂર્ણ છે, અને જ્યારે ઉપ-હિમપ્રદેશની ભૌગોલિક રચના સારી રીતે જાણીતી ન હોય ત્યારે આ મુશ્કેલ બની શકે છે. સમર ઇન્સોલેશન ડ્રાઇવ તાપમાન પ્રતિક્રિયાઓ કે જે બરફની ચાદરના ઓગળવાના દર અને સામૂહિક સંતુલન પર અસર કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઉનાળાના ઇન્સોલેશન પર બરફના કદની નિર્ભરતાને આ રીતે રજૂ કરી શકાય છે, જ્યાં I એ બરફનું કદ છે, તે સમયના એકમ દીઠ બરફના કદમાં ફેરફારનો દર છે, T એ બરફની ચાદરનો પ્રતિભાવ સમય છે અને S એ ઇન્સોલેશન સંકેત છે. મોડેલમાં હવાનું તાપમાન જરૂરી છે કારણ કે તે સપાટીના ઓગળવા અને વહેવાના દરની જાણ કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, વાર્ષિક સરેરાશ તાપમાનનો અંદાજ આપવા માટે સપાટીના હવાનું તાપમાન અક્ષાંશ 'અક્ષાંશ', સપાટીની ઊંચાઈ h અને સરેરાશ તાપમાન સાથે વ્યક્ત કરી શકાય છેઃ આ ઉદાહરણ ધારે છે કે બરફની છાજલીની સપાટી 1000 મીટરની ઉંચાઈ જેટલી ઠંડી છે. વરસાદ સીધો હવાના તાપમાન સાથે જોડાયેલો છે, અને બરફની ચાદરની ઉપર અને તેની આસપાસના ભેજ પર પણ આધાર રાખે છે. બરફની ચાદર ઓગળવા અને સંચયમાં વરસાદ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. કેલ્વિંગ કેલ્વિંગ હજુ પણ આઇસ-શીટ મોડેલિંગમાં તપાસનું સક્રિય ક્ષેત્ર છે. કૂતરાના કુલ ચિત્રમાં ઘણા જુદા જુદા પાસાઓનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં ભરતી, મૂળભૂત તિરાડો, બરફના પટ્ટાઓ સાથે અથડામણ, જાડાઈ અને તાપમાનનો સમાવેશ થાય છે પરંતુ તે મર્યાદિત નથી. મરીન આઇસ શીટ ઇન્સ્ટેબિલિટી અને મરીન આઇસ ક્લિફ ઇન્સ્ટેબિલિટીની વિભાવનાઓના તાજેતરના વિકાસથી આઇસ-શીટ કેલ્વિંગ પ્રક્રિયાઓના વધુ સચોટ પરિણામોમાં ફાળો આપ્યો છે. ઉદાહરણો સી. આઈ. એસ. એમ. કોમ્યુનિટી આઇસ શીટ મોડલ એ નેશનલ સાયન્સ ફાઉન્ડેશન દ્વારા ભંડોળ પૂરું પાડવામાં આવેલ કોમ્યુનિટી અર્થ સિસ્ટમ્સ મોડલનો એક ભાગ છે અને બરફની ગતિશીલતાનું મોડલ છે. તે ફોરટ્રાન 90 માં લખાયેલું છે અને ઓપન સોર્સ છે. યુએસ ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ એનર્જીએ સીઆઇએસએમમાં યોગદાન આપવાનું શરૂ કર્યું છે. સી. આઈ. એસ. એમ. પ્રોજેક્ટ બરફની શીટ્સ પરના જ્ઞાનને વિસ્તૃત કરવા અને બરફ-શીટના મોડેલિંગમાં વ્યાપક સમુદાયને જોડવા માટે અભ્યાસક્રમ વિકસાવવા માટે અન્ય સંલગ્ન પ્રોજેક્ટ્સ પર કામ કરે છે. પેરેલલ આઇસ શીટ મોડલ (પી. એસ. આઈ. એમ.) અને ગ્લિમર સહિત ઘણા આઇસ-શીટ મોડેલિંગ સોફ્ટવેર્સે સી. આઈ. એસ. એમ. ને પ્રભાવિત કર્યા છે. સીઆરઆઇએસઇ સી-લેવલ રિસ્પોન્સ ટુ આઇસ શીટ ઇવોલ્યુશન (સીઆરઆઇએસઇ) એ સીઆઇએસએમનો એક પેટા સમુદાય છે જે બરફની ચાદરમાંથી દરિયાની સપાટીમાં વધારો થવાની ઉપલી મર્યાદાનો અંદાજ કાઢે છે. આ પ્રોજેક્ટ બરફની ચાદર અને દરિયાની સપાટીમાં વધારો મોડેલિંગ માટે પ્રયોગો અને મૂલ્યાંકનોનો સમૂહ વિકસાવવા તેમજ બરફની ચાદરના નમૂનાઓ માટે એકીકૃત ઇનપુટ ડેટાસેટ બનાવવા માટે નિર્ધારિત કરે છે. ગ્લિમર ગ્લિમર (GENIE લેન્ડ આઇસ મોડલ વિથ મલ્ટિપ્લાય-ઇનેબલ્ડ રિજિયન્સ) એક આઇસ-શીટ મોડલ છે જે શરૂઆતમાં વધુ વ્યાપક અર્થ સિસ્ટમ મોડલ, GENIE માં યોગદાન આપવા માટે બનાવવામાં આવ્યું હતું. પી. આઈ. એસ. એમ. પેરેલલ આઇસ શીટ મોડલ એ ઓપન-સોર્સ 3ડી આઇસ શીટ મોડલ છે જે ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશન માટે સક્ષમ છે. પી. આઈ. એસ. એમ. સી + + અને પાયથોનમાં લખાયેલું છે, અને મોડલ માટે ઇનપુટ તરીકે નેટસી. ડી. એફ. ફાઇલો લે છે. પી. આઈ. એસ. એમ. "એસ. આઈ. એ. + એસ. એસ. એ. સંકર" મોડેલનો ઉપયોગ કરે છે, જેમાં છીછરા છાજલી અંદાજ અને છીછરા બરફ અંદાજ મોડેલ બંનેનો ઉપયોગ તણાવ સંતુલન મોડેલ તરીકે થાય છે અને તે સંપૂર્ણ સ્ટોક્સ સમીકરણોને હલ કરતું નથી. આ મોડેલ બાહ્ય સામાન્ય પરિભ્રમણ મોડેલમાંથી આબોહવાની માહિતી મેળવે છે, અને તેને સીમા તાપમાન, બરફમાં સામૂહિક પ્રવાહ, વરસાદ અને હવાના તાપમાન જેવી માહિતીની જરૂર પડે છે. સમાન અંતરની આડી ગ્રીડનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેમાં ચલ ઊભી અક્ષ હોય છે, અને તે વર્ષના સમયમર્યાદા પર ચાલે છે. કોમ્યુનિટી અર્થ સિસ્ટમ મોડલ (સીઇએસએમ) ના લેન્ડ-આઇસ ઘટક તરીકે વિકસાવવામાં આવી રહેલા કોમ્યુનિટી આઇસ શીટ મોડલ-સીઆઇએસએમ વેબ પર બાયોસ્ફિયર મોડલ આઇસ-શીટ ડાયનામિક્સ સી લેવલ રાઇઝ આઇસ-શીટ મોડલ પણ જુઓ. એલ્મર/આઇસ, પૂર્ણ-તણાવ બરફ ગતિશીલતા વિશ્લેષણ માટે વિશેષ મોડ્યુલો સાથે બહુ-ભૌતિક મર્યાદિત તત્વ કોડ ISSM-આઇસ શીટ સિસ્ટમ મોડેલ, બરફ શીટ સિસ્ટમ્સ મોડેલિંગ (થર્મોમિકેનિકલ કપલિંગ, ડેટા એસિમિલેશન, સંવેદનશીલતા વિશ્લેષણ,) માટે સમર્પિત બહુહેતુક મોટા પ્રમાણમાં સમાંતર મર્યાદિત તત્વ માળખું PISM-સમાંતર બરફ શીટ મોડેલ, જેમાં બરફની છાજલીઓ અને બરફના પ્રવાહોનો સમાવેશ થાય છે. સિકોપોલિસ-પોલિથર્મલ આઇસ શીટ્સ માટે સિમ્યુલેશન કોડ, એક 3D આઇસ-શીટ મોડેલ જે પોલિથર્મલ પરિસ્થિતિઓ (બરફની શીટના વિવિધ ભાગોમાં ગલનબિંદુ પર અને નીચે બરફનું સહઅસ્તિત્વ) માટે જવાબદાર છે. સંદર્ભો હિમનદીશાસ્ત્ર હિમ શીટ્સ આબોહવા મોડેલિંગ