Rheology-based sea ice dynamics: from the fluid-like to the state-of-the-art solid-like brittle approach.

Il crescente interesse per il clima in generale e, in particolare, per il ruolo dei processi artici ha generato una crescente richiesta di previsioni precise sul moto del ghiaccio marino. La sfida di formulare equazioni accurate per descrivere la deriva e la deformazione della coperta di ghiaccio ha impegnato la comunità scientifica per anni. Questa tesi esplora gli sviluppi nella modellizzazione del ghiaccio marino, focalizzandosi su modelli che trattano il ghiaccio come un mezzo continuo. Vengono delineati i parametri chiave, tra cui la velocità di deriva, lo spessore, la concentrazione, gli sforzi interni e le proprietà del ghiaccio, come la coesione. Si approfondisce la formulazione degli sforzi interni in relazione alla deformazione, nota come reologia, esaminando le evoluzioni storiche dalla mancanza di questa relazione a reologie complesse. Si discutono la curva di Mohr-Coulomb e le curve di resa ellittiche, esplorando il comportamento subcritico ed elastico, viscoso o plastico del ghiaccio. Vengono presentate reologie come elastico-plastica (EP) e viscoso-plastica (VP). Per mantenere la coerenza con la curva di resa, la viscosità e/o l'elasticità devono variare. L'importanza della parametrizzazione dei processi su scale inferiori alla risoluzione del modello porta allo sviluppo delle reologie Elasto-Brittle (EB), Maxwell-Elasto-Brittle (MEB) e Brittle-Bingham-Maxwell (BBM). Quest'ultima è implementata nel modello più avanzato, in grado di riprodurre la natura multifrattale della deformazione del ghiaccio sia nello spazio che nel tempo, evidenziando l'eterogeneità e l'intermittenza.