Alpine permafrost environments are highly vulnerable and sensitive to changes in regional and global climate trends. Thawing and degradation of permafrost has numerous adverse environmental, economic, and societal impacts. Mathematical modeling and numerical simulations provide powerful tools for predicting the degree of degradation and evolution of subsurface permafrost as a result of global warming. A particularly significant characteristic of alpine environments is the high variability in their topography and geomorphology which drives large lateral thermal and fluid fluxes. Additionally, harsh winds, extreme weather conditions, and various degrees of saturation have to be considered. The combination of large lateral fluxes and unsaturated ground makes alpine systems markedly different from Arctic permafrost environments and general geotechnical ground freezing applications, and therefore, alpine permafrost demands its own specialized modeling approaches. In this research work, we present a multi-physics permafrost model tailored to alpine regions. In particular, we resolve the ice-water phase transitions, unsaturated conditions, and capillary actions, and account for the impact of the evolving pore volume on fluid-matrix interactions. Moreover, the approach is multi-dimensional, and therefore, inherently resolves fluxes along topographic gradients. Through numerical cases studies based on the elevation profiles of the two prominent peaks of the Zugspitze (DE) and the Matterhorn (CH), we show the strong influence of topography driven thermal and fluid fluxes on active layer dynamics and the distribution of permafrost.


翻译:Alpine permafrost环境非常脆弱,而且对区域和全球气候趋势的变化十分敏感。永久冻土的变化和退化对环境、经济和社会产生了许多不利的影响。数学模型和数字模拟为预测全球变暖导致表层下永久冻土退化和演变的程度提供了强有力的工具。高山环境的一个特别显著的特点是其地形和地貌形态的高度变异性导致大量的横向热流和流体通量。此外,还必须考虑到严酷的风、极端的天气条件和不同程度的饱和。大型的横向通量和不饱和地表的结合使得高山系统与北极的永久冻土环境及一般地铁冻结应用明显不同,因此,高山地冻土需要其自身的专门建模方法。在这一研究工作中,我们展示了一个适合高山地区的多物理永久冻土模型模型。特别是,我们解决了冰水阶段的转变、不饱和条件以及不同程度的饱和饱和程度。大量横向流动的土壤动态和地表层变化过程,从而展示了不断演化的平流性变化。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
19+阅读 · 2020年9月6日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
74+阅读 · 2020年8月2日
抢鲜看!13篇CVPR2020论文链接/开源代码/解读
专知会员服务
50+阅读 · 2020年2月26日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
177+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
CCF推荐 | 国际会议信息6条
Call4Papers
9+阅读 · 2019年8月13日
计算机 | 国际会议信息5条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年7月3日
CCF推荐 | 国际会议信息10条
Call4Papers
8+阅读 · 2019年5月27日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
计算机 | 中低难度国际会议信息6条
Call4Papers
7+阅读 · 2019年5月16日
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
人工智能 | 国际会议截稿信息9条
Call4Papers
4+阅读 · 2018年3月13日
Arxiv
4+阅读 · 2021年10月19日
Arxiv
30+阅读 · 2021年7月7日
Memory-Gated Recurrent Networks
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月24日
VIP会员
相关资讯
CCF推荐 | 国际会议信息6条
Call4Papers
9+阅读 · 2019年8月13日
计算机 | 国际会议信息5条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年7月3日
CCF推荐 | 国际会议信息10条
Call4Papers
8+阅读 · 2019年5月27日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
计算机 | 中低难度国际会议信息6条
Call4Papers
7+阅读 · 2019年5月16日
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
人工智能 | 国际会议截稿信息9条
Call4Papers
4+阅读 · 2018年3月13日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员