Simulation of wind fields at Scharffenbergbotnen, Antarctica and their impact on blue ice areas

Simple item page
dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorZwinger, Thomas 
dc.contributor.authorMalm, Torsten 
dc.contributor.departmentSovelletun mekaniikan laitosfi
dc.contributor.supervisorTuhkuri, Jukka 
dc.date.accessioned2012-07-02T08:36:29Z
dc.date.available2012-07-02T08:36:29Z
dc.date.issued2011 
dc.description.abstractTässä diplomityössä tarkoituksena on tehdä numeerista mallinnusta paikallisista tuulista Scharffenbergbotnenissa, Antarktiksella. Mallintamiseen käytetään kokoonpuristumattomia ja ajasta-riippuvaisia Navier-Stokes yhtälöitä. Elementtimenetelmä ohjelmaa ELMER:iä käytetään paikallisten ilmavirtojen mallintamiseen, jotta voitaisiin saada käsitys tuulien vaikutuksesta lumen siirtymiseen sinisillä jäillä. Scharffenbergbotnenin siniset jäät ovat olleet tärkeä paleoklimatoloogisen tiedon lähde. Tutkimuksen pääasiallinen tarkoitus on kuitenkin ilmavirtausten laskeminen eikä lumen jakautumisen mallintaminen. Ilmavirtojen ratkaisemiseen käytetään niin sanottua Variational Multiscale menetelmää elementtimenetelmän yhteydessä. Menetelmää pidetään erittäin tehokkaana välineenä turbulenssin ratkaisemiseen. Tavoitteena on saada tietoa siitä, voivatko paikalliset tuulet yhdessä alueella vallitsevien katabaattisten ilmavirtojen kanssa olla paikallisesti niin voimakkaita, että ne "puhdistaisivat" kyseiset sinisen jään alueet lumesta. Tulokset viittaavat siihen, että absoluuttinen tuulen nopeus sekä leikkausjännitykset sinisten jäiden alueilla ovat selvästi muita alueita voimakkaammat. Käytetty malli on tosin hyvin yksinkertaistettu ja simuloimiseen käytetty data oli erittäin rajallinen. Näin ollen tutkimustuloksia voidaan lähinnä pitää suuntaa antavina ja aikaisempia käsityksiä vahvistavina. Tutkimusta voidaan siis pitää kvalitatiivisena.fi
dc.description.abstractThe focus of this thesis is on numerical simulation of local wind fields governed by the incompressible and time-dependent Navier-Stokes equations. A Large Scale Computational Fluid Dynamics Finite Element code ELMER is used to resolve the local wind fields in Scharffenbergbotnen, Antarctica, and thus provide information of possible snow re-distribution patterns. It is assumed that the winds play a big role in the formation of Blue Ice Areas, which at Scharffenbergbotnen have been utilized as a proxy for reconstruction of paleoclimatological data. The main objective is to resolve the wind field patterns and not the actual distribution of the snow. This is done by using a Variational Multiscale Method with the Finite Element Method. This method is considered to be a powerful tool for solving high Reynolds-number turbulent flows. The goal of this thesis is to get an understanding on whether the local winds combined with the katabatic winds that occur in these areas can achieve the strengths to clear the blue ice areas of the usually forming densifying snow layer that accumulates on the ice. Our results clearly indicate that the magnitude of the absolute velocity and shear stress increase at the blue ice areas. However, due to the lack of data and by assumptions of the applied methods, this is rather a proof of concept, and the results have to be interpreted qualitatively rather than quantitatively.en
dc.format.extent69 
dc.format.mimetypeapplication/pdf 
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/3757
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-201207022723
dc.language.isoenen
dc.programme.majorLujuusoppifi
dc.programme.mcodeKul-49 
dc.publisherAalto-yliopistofi
dc.publisherAalto Universityen
dc.rights.accesslevelopenAccess
dc.subject.keywordturbulenssifi
dc.subject.keywordSharffenbergbotnenfi
dc.subject.keywordAntarktisfi
dc.subject.keywordsiniset jäätfi
dc.subject.keywordelementtimenetelmäfi
dc.subject.keywordkatabaattiset tuuletfi
dc.subject.keywordELMERfi
dc.subject.keywordturbulenceen
dc.subject.keywordvariational multiscale methoden
dc.subject.keywordSharffenbergbotnenen
dc.subject.keywordAntarctisen
dc.subject.keywordblue ice areasen
dc.subject.keywordfinite element methoden
dc.subject.keywordkatabatic windsen
dc.subject.keywordELMERen
dc.titleSimulation of wind fields at Scharffenbergbotnen, Antarctica and their impact on blue ice areasen
dc.titleIlmavirtausten mallintaminen Sharffenbergbotnenissa, Antarktiksella ja niiden vaikutus sinisiin jää alueisiinfi
dc.typeG2 Pro gradu, diplomityöfi
dc.type.dcmitypetexten
dc.type.okmG2 Pro gradu, diplomityö
dc.type.ontasotDiplomityöfi
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.publicationmasterThesis
local.aalto.digifolderAalto_07737
local.aalto.idinssi42978
local.aalto.openaccessyes
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
urn100517.pdf
Size:
11.59 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
Collections
[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG