Glacial isostatic adjustment on 3-D Earth models: a finite-volume formulation
Notice bibliographique
Résumé
We describe and present results from a finite-volume (FV) parallel computer code for forward modelling the Maxwell viscoelastic response of a 3-D, self-gravitating, elastically compressible Earth to an arbitrary surface load. We implement a conservative, control volume discretization of the governing equations using a tetrahedral grid in Cartesian geometry and a low-order, linear interpolation. The basic starting grid honours all major radial discontinuities in the Preliminary Reference Earth Model (PREM), and the models are permitted arbitrary spatial variations in viscosity and elastic parameters. These variations may be either continuous or discontinuous at a set of grid nodes forming a 3-D surface within the (regional or global) modelling domain. In the second part of the paper, we adopt the FV methodology and a spherically symmetric Earth model to generate a suite of predictions sampling a broad class of glacial isostatic adjustment (GIA) data types (3-D crustal motions, long-wavelength gravity anomalies). These calculations, based on either a simple disc load history or a global Late Pleistocene ice load reconstruction (ICE-3G), are benchmarked against predictions generated using the traditional normal-mode approach to GIA. The detailed comparison provides a guide for future analyses (e.g. what grid resolution is required to obtain a specific accuracy?) and it indicates that discrepancies in predictions of 3-D crustal velocities less than 0.1 mm yr−1 are generally obtainable for global grids with ∼3 × 106 nodes; however, grids of higher resolution are required to predict large-amplitude (>1 cm yr−1) radial velocities in zones of peak post-glacial uplift (e.g. James bay) to the same level of absolute accuracy. We conclude the paper with a first application of the new formulation to a 3-D problem. Specifically, we consider the impact of mantle viscosity heterogeneity on predictions of present-day 3-D crustal motions in North America. In these tests, the lateral viscosity variation is constructed, with suitable scaling, from tomographic images of seismic S-wave heterogeneity, and it is characterized by approximately 2 orders of magnitude (peak-to-peak) lateral variations within the lower mantle and 1 order of magnitude variations in the bulk of the upper mantle (below the asthenosphere). We find that the introduction of 3-D viscosity structure has a profound impact on horizontal velocities; indeed, the magnitude of the perturbation (of order 1 mm yr−1) is as large as the prediction generated from the underlying (1-D) radial reference model and it far exceeds observational uncertainties currently being obtained from space-geodetic surveying. The relative impact of lateral viscosity variations on predicted radial motions is significantly smaller.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».