Determination of Particle Paths using the Finite-Element Method

Abstract Large ice masses contain a wealth of information regarding past climates and atmospheric chemistry. To interpret properly information from ice cores obtained from glaciers, a time-scale for the ice core must be established. A procedure based on the finite-element method, using velocity-pressure and stream-function formulations to establish particle paths and hence isochrones, is outlined. Examples are presented which demonstrate the ability of the procedure to predict particle paths and isochrones which can be used to determine the time-scale or to confirm dates established by other methods, of ice cores obtained from large ice masses. Résumé Les grandes masses de glace contiennent une abondance d’informations sur les climats et ta chimie atmosphériques du passé. Pour interpréter clairement les informations données par les carottages de glace, il est nécessaire d’établir une échelle de temps. On établit une procédure basée sur la méthode des éléments finis, qui prend en compte les vitesses et les fonctions d’écoulment pour établir les trajets des particules et de là les isochrones. On présente des exemples qui démontrent la capacité de cette procédure pour prédire les trajets des particules et des isochrones qui peuvent être utilisés pour déterminer l’échelle de temps ou pour confirmer les dates obtenues par d’autres méthodes dans les carottes tirées des grandes masses de glace. Zusammenfassung Grosse Eismassen enthalten eine Fülle von Informationen über die Klima-geschichte und die Chemie der Atmosphäre. Zur richtigen Interpretation dieser Informationen aus Eisbohrkernen von Gletschern muss eine Zeitskala für den Eiskern aufgestellt werden. Hier wird ein Verfahren vorgestellt, das auf der Methode der finiten Elemente beruht und zur Ermittlung von Partikelbahnen und daraus wieder von Isochronen Formulierungen von Funktionen zwischen Geschwindigkeit, Druck und Fluss heranzieht. Es werden Beispiele vorgeführt, welche die Eignung des Verfahrens zur Vorhersage von Partikelbahnen und Isochronen erweisen. Aus ihnen wiederum lässt sich die Zeitskala herleiten oder die Richtigkeit von Daten, die mit anderen Methoden gewonnen wurden, bestätigen, – für Eisbohrkerne, die aus grossen Eismassen gezogen wurden.