Новый метод более точно отражает водоемы на Арктическом морском льду
Изображение: Courtesy of Healy–Oden Trans-Arctic Expedition (2005)
Простой математический метод может точно предсказать форму и последствия от образования прудов воды на Арктическом морском льду, согласно новому исследованию ученых Чикагского университета.
Исследование, опубликованное 4 апреля в издании Physical Review Letters, должно помочь климатологам улучшить модели изменения климата и, возможно, устранить разрыв между научными прогнозами и наблюдениями за последнее десятилетие.
Каждую зиму часть океана замерзает. Большая часть арктической экосистемы — от белых медведей до водорослей — вращается вокруг морского льда. Он также оказывает значительное влияние на глобальный климат; он может отражать тепло обратно в космос, поэтому Земля не поглощает его, и это оказывает большое влияние на циркуляцию океана.
«Но морской ледяной покров сокращается и значительно быстрее, чем предсказывают наши модели», — сказал Предраг Попович, аспирант UChicago и первый автор статьи. «Поэтому мы ищем, где же может быть несоответствие».
Одна из возможностей — это так называемые плавильные пруды. Когда светит солнце и тает лед, водоемы образуются прямо на льду. Эти пруды поглощают дополнительный солнечный свет, потому что они темнее льда, что, в свою очередь, заставляет остальную часть льда таять быстрее. Их размер и форма также влияют на то, как лед распадается, и сколько света попадает на организмы, живущие подо льдом.
Изображение: Images courtesy of Healy–Oden Trans-Arctic Expedition (2005) and Popović et al.
Попович, вместе с профессором Мэри Зильбер и Дориан Аббат из Чикагского университета поинтересовался, есть ли лучший способ статистически смоделировать эти пруды. Их метод «пустоты» начинается с создания серии случайных кругов, позволяя им перекрываться и рассматривая пустоты между кругами как плавильные пруды.
Такой способ оказывается весьма эффективным при оценке того, как формируются и ведут себя фактические плавильные пруды, которые они обнаружили, сравнивая их с аэрофотоснимками расплавов, сделанными в 1998 и 2005 годах.
Более простая математика особенно полезна для ученых, пытающихся построить глобальные климатические модели, которые уже являются сложными и дорогостоящими.
«Вы можете получить подобные характеристики, используя другие математические методы, но наша модель намного проще и столь же точна», — говорят ученые. «Зная эту простую технику, можно точно описать водные пруды, и мы можем улучшить наши прогнозы того, как будет реагировать морской лед на дальнейшее повышение температуры в Арктике».
Больше информации: Predrag Popović et al. Simple Rules Govern the Patterns of Arctic Sea Ice Melt Ponds, Physical Review Letters (2018). DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.148701