Linear Kinematic Features (LKFs) are found everywhere in the Arctic sea-ice cover. They are strongly localized deformations often associated with the formation of leads and pressure ridges. Viscous-plastic sea-ice models start to produce LKFs at high spatial grid resolution, typically with a grid spacing below 5 km. A recent study showed that the placement of the variables on the grid plays an important role for the number of simulated LKFs. The study found that a nonconforming finite element discretization with a CD-grid placement (CD1) resolves more LKFs per degree of freedom compared to more common A,B and C-grids. A new CD-grid formulation (CD2) has just been proposed based on a conforming subgrid discretization. To analyze the resolution properties of the new CD2 approach we evaluate runs from different models (e.g FESOM, MPAS) on a benchmark problem using quadrilateral, hexagonal and triangular meshes. We found that the CD1 setup simulates more deformation structure than the CD2 approximation. This highlights the importance of the type of spatial discretization for the simulation of LKFs. Due to the higher number of degrees of freedom both CD-grids resolve more LKFs than traditional A,B and C-grids at fixed mesh level. This is an appealing feature as high spatial mesh resolution is needed in viscous-plastic sea-ice models to simulate LKFs.


翻译:线性运动特征(LKFs)在北极海冰覆盖中随处可见。它们是与引导和压力脊的形成密切相关的强烈局部变形。粘塑性海冰模型开始在高空间网格分辨率下产生LKFs,通常的网格间距小于5 km。最近的一项研究表明,变量在网格上的放置对于模拟LKFs的数量起着重要作用。该研究发现一个非共形有限元离散化,采用CD网格放置(CD1)比更常见的A,B和C网格更好地解决每个自由度的LKFs。基于符合子网格离散化,提出了一个新的CD网格形式(CD2)。为了分析新CD2方法的分辨率特性,我们使用四边形,六边形和三角网格对来自不同模型(例如FESOM,MPAS)的运行进行基准测试。我们发现CD1设置模拟的变形结构比CD2近似更多。这突显了空间离散化类型对于模拟LKFs的重要性。由于存在更多自由度,相对于传统的A,B,C网格,在固定网格级别下,CD网格解决更多LKFs。这是一个令人愉快的特征,因为在粘塑性海冰模型中需要高空间网格分辨率以模拟LKFs。

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