Reconstructing surface mass balance from the englacial stratigraphy of the Greenland Ice Sheet

Interiøren av isflakene består av mange lag akkumulert snø, hvis tykkelse avhenger av overflatemassebalanse (OMB) fra fortiden og effekten av dynamisk tynning etter lagenes avsetning. Denne oppgaven undersøker påvirkningen disse to faktorene har på den endelige stratigrafien av isflaket ved å bruk av en isokron numerisk isflakmodell. Modellen, som har SMB som en øvre grensebetingelse, simulerer utviklingen av lagene over tid. Målet med oppgaven er å invertere modellen og å rekonstuere mengden av fortidens OMB ved å bruke nåtidens stratigrafi. Den første delen av oppgaven bruker den isokrone numeriske isflakmodellen for å undersøke påvirkningen av OMB på lagtykkelse av et todimensjonalt, idealisert isflak. OMB fra denne idealiserte simuleringen blir deretter perturbert i hvert horisontale punkt og lag for å kvantifisere følsomhet av lagtykkelse til små forandringer i akkumulering, og resultatene blir formalisert i en følsomhetsmatrise. Etterpå blir et sett av simuleringer med forlenget forandring i OMB som spenner flere tusen år og lange avstander fremført. I alle tilfeller er innvirkningen av OMB sentral til stratigrafien av isflaket og påvirker det direkte på grunn av forandringer i selve OMBen og indirekte på grunn av forandringer i dynamisk tynning. Oppgaven fokuserer deretter på å gjenskape stratigrafien av simuleringen med forlenget forandring i OMB ved å ettablere et lineært forhold mellom OMB og lagtykkelse og ved å ekstrapolere følsomhetsmatrisen. Resultatene viser at virkelige forandringer i lagtykkelse på grunn av forandringer i OMB kan bli tilnærmet med et lineært forhold. Den andre delen av oppgaven fokuserer i å rekonstruere OMB fra en gitt lagtykkelse, altså inversjonen. Med det etablerte lineære sistemet av ligninger, blir dens løsning funnet med tre regulariseringsmetoder, Riley's, Truncated Singular Value Decomposition, og Conjugate Gradient. Rekonstrueringen av OMB ble utført for tilfellet av et idealisert isflak med flat berggrunn og et 2D meridionalt tverrsnitt av berggrunnen i Grønlands IsFlak (GrIF) over isskillet. Resultatene i alle tilfeller viser en akkurat rekostruering av OMB for alle lag i punkt i nærheten av isskillet, men jo lengre fra isskillet, jo færre lag nær overflaten har en akkurat OMB rekostruering. Dette resulterer i en V-form mønster hvor akkurate rekostrueringer av OMB kun er mulig innenfor denne formen. Oppgaven konkluderer med en applikasjon av metoden for stratigrafien av GrIF som er tatt fra radiostratigrafidata av NASA's Operation IceBridge