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Assessing the Accuracy of 2-D Planetary Evolution Models Against the 3-D Sphere

Fleury, Aymeric und Plesa, Ana-Catalina und Hüttig, Christian und Breuer, Doris (2024) Assessing the Accuracy of 2-D Planetary Evolution Models Against the 3-D Sphere. Geochemistry Geophysics Geosystems, 25 (2). Wiley. doi: 10.1029/2023GC011114. ISSN 1525-2027.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023GC011114

Kurzfassung

Regardless of the steady increase of computing power during the last decades, numerical models in a 3D spherical shell are only used in specific setups to investigate the thermochemical convection in planetary interiors, while 2D geometries are typically favored in most exploratory studies involving a broad range of parameters. The 2D cylindrical and the more recent 2D spherical annulus geometries are predominantly used in this context, but the extent to how well they reproduce the 3D spherical shell results in comparison to each other and in which setup has not yet been extensively investigated. Here we performed a thorough and systematic study in order to assess which 2D geometry reproduces best the 3D spherical shell. In a first set of models, we investigated the effects of the geometry on thermal convection in steady-state setups while varying a broad range of parameters. Additional thermal evolution models of three terrestrial bodies, namely Mercury, the Moon, and Mars, which have different interior structures, were used to compare the 2D and 3D geometries. Our investigations show that the 2D spherical annulus geometry provides results closer to models in a 3D spherical shell compared to the 2D cylindrical geometry. Our study indicates where acceptable differences can be expected when using a 2D instead of a 3D geometry and where to be cautious when interpreting the results.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/206727/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Assessing the Accuracy of 2-D Planetary Evolution Models Against the 3-D Sphere
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Fleury, AymericAymeric.Fleury (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Plesa, Ana-CatalinaAna.Plesa (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3366-7621NICHT SPEZIFIZIERT
Hüttig, ChristianChristian.Huettig (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0006-3621-7000168401483
Breuer, DorisDoris.Breuer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9019-5304NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:7 Februar 2024
Erschienen in:Geochemistry Geophysics Geosystems
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:25
DOI:10.1029/2023GC011114
Verlag:Wiley
ISSN:1525-2027
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Geodynamics, Mars, Moon, Mercury, grid geometries
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Planetary Evolution and Life, R - Exploration des Sonnensystems
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetenphysik
Institut für Planetenforschung > Planetare Sensorsysteme
Hinterlegt von: Plesa, Dr. Ana-Catalina
Hinterlegt am:27 Sep 2024 11:36
Letzte Änderung:11 Nov 2024 13:59

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