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Abstract:
We investigate the behaviour of the grounding line (GL) of an
idealised ice sheet and ice shelf by coupling a thermomechanical ice-sheet
model
to a self-gravitating viscoelastic solid-Earth model (SGVEM) in which
a gravitationally self-consistent sea-level evolution is considered. The steadystate
ice-sheet – shelf configuration is subject to forcing by sea-level rise, or
altered surface mass balance and basal conditions, resulting in a retreat of the
GL. We confirm previous studies showing that GL retreat can be decelerated
and stopped by viscoelastic deformation of the solid Earth. We focus on the
influence of lithosphere thickness and the upper mantle viscosity on the GL
retreat and find that the time scales of solid-Earth relaxation, which are parameterised
by the upper mantle viscosity, are most important for GL stability.
We compare these retreat characteristics with results from the simpler “elastic
lithosphere – relaxing asthenosphere” (ELRA) approximation of solid-Earth
deformation, which is common in ice-sheet modelling. We find that the inconsistent
description of sea level and the simplified relaxation behaviour of the
ELRA approximation introduce an artificial bias on GL migration. Finally,
we
discuss the implications of similar time scales, on which ice dynamics
and
solid-Earth adjustment proceed, for the long-term stability of the ice sheet.
Abstract:
Wir untersuchen das Verhalten der Aufsetzlinie eines
idealisierten Eisschildes mit angrenzendem Schelfeis, indem wir ein numerisches
thermomechanisches Eisschildmodell mit einem selbstgravitativen,
viskoelastischen
Modell für die feste Erde koppeln. In letzterem werden
Meeresspiegeländerungen
gravitativ konsistent berücksichtigt. Das gegebene
Gleichgewicht, in welchem sich das System aus Eisschild und -schelf
befindet, wird durch Anstieg des Meeresspiegels, bzw. veränderte Oberflächenmassenbilanz
und basale Randbedingungen gestört, wodurch sich die
Aufsetzlinie zurückzieht. Wie bereits in früheren Studien beschrieben, kann
die viskoelastische Deformation der festen Erde den Rückzug der Aufsetzlinie
bremsen und stoppen. Ein besonderes Augenmerk wird darauf gerichtet,
wie sich der Einfluss der Lithosphärenmächtigkeit sowie der Viskosität des
oberen Mantels auf den Rückzug der Aufsetzlinie auswirkt. Dabei stellen
sich die Relaxationszeiten der festen Erde, die durch die Viskosität des
oberen
Mantels gegeben sind, als wichtigste Parameter für die Stabilität der
Aufsetzlinie
heraus. Die damit einhergehenden Rückzugsmerkmale werden
mit Ergebnissen verglichen, die durch Anwendung einer vereinfachten
Berücksichtigung
der festen Erde („elastische Lithosphäre – relaxierende
Asthenosphäre“,
ELRA) erzielt werden, wie es in der Modellierung von
Eisschilden üblich ist. Wir zeigen, dass die inkonsistente Beschreibung des
Meeresspiegels, sowie das vereinfachte Relaxationsverhalten der festen Erde
die Bewegung der Aufsetzlinie beeinflussen. Schließlich behandeln wir die
Implikationen
ähnlicher Zeitskalen von Eis- und Erddynamik auf die langfristige
Stabilität eines Eisschildes.
