英国利兹大学地球与环境学院招收全奖博士
粘性各向异性如何影响冰盖动力学，进而影响海平面上升？利用建模和遥感等低碳足迹技术
本项目是“净零极地科学博士培养计划（Net Zero Polar Science DTP）”的一部分，该计划旨在实现极地科学研究在净零世界中的可行性。更多详情请访问https://nzps-dtp.ac.uk/
指导团队
首席导师：桑德拉·皮亚佐洛（Sandra Piazolo），利兹大学
联合导师：山姆·佩格勒（Sam Pegler），利兹大学
联合导师：丹尼尔·理查兹（Daniel Richards），英国南极调查局
联合导师：卡洛斯·马丁·加西亚（Carlos Martin Garcia），英国南极调查局
项目概述
冰盖预计将成为未来海平面上升的主要来源。例如，作为西南极冰盖一部分的、目前正在消退的思韦茨冰川，若其崩塌，仅其自身就可能导致全球海平面上升多达65厘米。因此，我们预测未来海平面上升的能力，关键取决于我们预测气候变化下冰盖流动的能力。
当冰流动时，其晶体轴的排列会导致粘性各向异性：即粘度在方向上存在差异，这意味着冰在一个方向上的变形难度可能比另一个方向低达100倍。大规模各向异性粘性流动与变化的晶体取向（称为冰晶结构）之间存在耦合演变。然而，在模拟冰盖流动以评估未来海平面上升时，这一物理特性常被忽略，而是假设粘度为各向同性，并通过选择与模型速度和卫星观测相匹配的空间变化值来确定粘度。随后，该粘度被假定为随时间保持不变。对于正在快速消退（因此对海平面上升最为重要）的地区而言，这是一个问题，因为流动配置和粘度的变化将导致冰晶结构发生巨大变化，进而改变粘度。由于目前冰盖模型中未包含这一因素，因此其对海平面上升预测的不确定性影响尚未量化。
本项目旨在填补这一知识空白，这对于英国等沿海国家采取经济有效且及时的海平面上升缓解措施至关重要。具体而言，本项目旨在了解粘性各向异性对冰盖流动及海平面上升预测的影响。学生将利用冰盖模型，研究纳入冰晶结构对南极洲最具动态变化地区的影响。近期，机载雷达调查提供了冰晶结构数据，其空间覆盖范围远大于以往。学生将利用这些新的观测数据，改进冰晶结构演变模型及其内部的物理近似。这将有助于改进粘性各向异性模型，产生一个可广泛应用于冰盖模型的可靠模型，从而进一步了解其对海平面上升的影响。
目前，用于约束冰流模型的冰晶结构数据取自冰芯。虽然冰晶结构数据只是许多冰芯钻探计划的部分动机，但对某些计划而言却尤为重要。完整的冰芯钻探计划会产生大量碳足迹，需要将大量材料、庇护所和人员运往偏远地区。本项目将采用替代方法，通过机载雷达调查而非钻探冰芯来约束冰晶结构模型。案例研究将调查这两种方法的差异，以及如何利用冰芯钻探以外的替代方法减少极地科学的碳足迹。
研究目标
了解晶体取向（冰晶结构）变化对南极洲未来冰动力学的影响，并量化其对海平面上升的作用
利用近期通过机载雷达调查获取的冰晶结构数据，更好地理解冰晶结构演变的物理机制，并改进相关模型
数值研究冰晶结构发展引起的粘性各向异性的近似方法，并了解在气候变化下准确纳入其对冰盖流动行为影响所需的复杂程度
净零案例研究：调查如何通过利用更多遥感数据来约束模型，从而减少或缩减冰芯钻探计划等实地考察活动，并确定在哪些情况下可以利用遥感减少数据收集的碳足迹
培训机会
本项目在培训学生技能组合方面独具特色：与英国南极调查局（BAS）紧密合作，接受遥感技术和大数据分析培训；分析现有大型地球物理数据集，以获取晶体取向数据和流动速率；在利兹大学导师的指导下，了解冰变形背后的物理机制；掌握数值建模专业知识，采用混合方法，即学习不同类别的模型及其组合；通过机构培训掌握现代计算工具，如云计算。
期望的学术背景
本项目适合拥有数学、物理、地球科学或密切相关学科学位的学生。学生应具备较高的数学能力、编程能力，并对在跨学科环境中开发绿色技能感兴趣。
申请资格
申请攻读博士学位的学生应至少具备以下条件之一：
• 相关学科的本科一等或二等一级（2:1）荣誉学位，或同等国际学历，
• 相关硕士学位或同等先前专业实践证明。
国际申请者和来自非英语国家的申请者需满足其所在院校入学项目的最低语言要求。
申请方式
有关本项目及申请事宜的非正式咨询，请联系项目导师桑德拉·皮亚佐洛教授（mailto:S.Piazolo@leeds.ac.uk）。
在与项目导师讨论您的申请并阅读NZPS申请指南后，您应：
在2026年1月12日格林尼治标准时间09:00前（截止日期延长）完成在线NZPS申请表。
在截止日期前，按要求格式提交任何额外的申请文件至mailto:NZPS@northumbria.ac.uk。
如您在提交申请过程中需要任何额外帮助或有任何疑问，请随时通过mailto:nzps@northumbria.ac.uk与我们联系。
资助说明
资助面向国内/英国及国际（包括欧盟）学生，但需成功通过质量保证检查并满足英国签证与移民局（UKVI）的合规要求。资助包括按英国研究与创新局（UKRI）标准发放的全额津贴（2025/26学年全日制学习为每年20,780英镑）、全额学费以及年度研究培训与支持津贴（RTSG）。对于希望结合工作或个人责任进行非全日制学习的国内申请者，也提供学生资助名额。请注意：国际申请者可能需要承担额外费用。
参考文献
1. Richards, D.H., Pegler, S.S., Piazolo, S., Stoll, N., Weikusat, I. (2023). Bridging the Gap Between Experimental and Natural Fabrics: Modeling Ice Stream Fabric Evolution and its Comparison With Ice-Core Data. J. Geophys. Res. Solid Earth 128, e2023JB027245.
2. Piazolo, S., Bons, P. D., Griera, A., et al. (2019). A review of numerical modelling of the dynamics of microstructural development in rocks and ice: Past, present and future. Journal of Structural Geology, 125, 111-123.
3. Jordan, T.M., Martín, C. et al. (2022) Radar characterization of ice crystal orientation fabric and anisotropic viscosity within an Antarctic ice stream. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 127.
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