Flow motions induced by ice desalination in polar oceans

This thesis aims at determining and understanding the main parameters which influence under-ice flow motion due to salt loss from ice in Polar Oceans. In the first part of the work, the main ice desalination mechanisms are presented. Particular attention has been payed to the model of ice cap as a "mushy layer". In the second part of the work, effects of salt input boundary conditions have been investigated numerically using a pre-existing code, BICE (Boussinesq with ICE). The quantities which have been analyzed to define the state of the system are the kinetic energy, the salinity isosurfaces, the root mean squares of horizontal and vertical velocities and the skewness and the kurtosis of salt distribution. It has been discovered that the system behaviour is very sensitive to the way in which salt is introduced into the domain.

Il lavoro condotto in questa tesi ha l’obiettivo di investigare quali siano i parametri che influenzano maggiormente i moti che si instaurano sotto uno strato di ghiaccio nell’Oceano Polare in seguito alla sua desalinazione. La prima fase della tesi ha come oggetto di studio i meccanismi per cui avviene la perdita di sale da parte del ghiaccio e di come avvenga il rilascio di questo all’interno dell’oceano sottostante. Particolare attenzione è stata posta allo studio dei "mushy layers". Nella seconda parte del lavoro si è invece proceduto a implementare in un codice preesistente, BICE (Boussinesq with ICE), delle condizioni al bordo che simulassero l’immissione di sale in un dominio. Le quantità principali che sono state studiate per valutare lo stato di un sistema sono state l’energia cinetica, le isosuperfici di sale, gli rms delle velocità nelle tre direzioni, skewness e kurtosis della distribuzione di sale. Ciò che è emerso è stata una forte dipendenza del comportamento del sistema dalla modalità di immissione di sale.