物理学者は、北極の氷の夏の融解の幾何学的モデルを開発しました

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ビデオ: 氷山も溶け・・・南極で18.3℃ 史上最高気温を更新か(20/02/08) 2022, 12月
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Anonim
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アメリカの物理学者は、夏の雪解けの間にサーバー北極海の氷に覆われた表面に形成される水域の構造を説明する単純な幾何学的モデルを提案しました。提案されたモデルは、気候変動の結果としての海洋氷の融解速度を決定するために使用される既存の気候モデルの精度を向上させると、科学者はフィジカルレビューレターに書いています。

地球上の地球規模の気候変動の最も重要な結果の1つは、地球上の氷の融解です。この問題は、南極やグリーンランドの恒久的な氷床だけでなく、たとえば、海面、特に北極海の氷にも関係しています。興味深いことに、北極の氷は、コンピューターの気候モデルが予測するよりもわずかに速く溶けています。この逸脱の理由の1つとして、科学者たちは、夏の季節的な氷の融解中のアルベド(表面の反射率)の減少に関連する影響の過小評価を挙げています。しかし、これにつながるプロセス(まず第一に、これは小さな貯水池の連続した氷の表面での形成)が十分に小規模で発生するため、全球気候モデルでこの影響を考慮することは困難です。そして、これまでこのプロセスの発展を説明するための数学的または物理的モデルの作業は存在しませんでした。

この問題に対処するために、シカゴ大学のPredragPopovićが率いるアメリカの地球物理学者のグループは、夏の氷の融解中に形成される小さな水域の全体的な構造、サイズ、および形状を説明する単純な幾何学的モデルを開発しました。モデルを構築するためのデータとして、科学者たちは1998年と2005年の夏に撮影された海面の航空写真を使用しました。ジオメトリ自体はフラットで、ランダムに間隔を置いて重なり合う円形領域のコレクションです。同時に、円形の領域は非融解氷の領域を表し、それらの間の領域は結果として生じる水域を表します。モデルは、円の平均サイズと表面上のそれらの合計相対面積の2つのパラメータによって完全に決定されます。

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1998年の北極海の表面の溶けた氷床の写真(左)、そのバイナリバージョン(中央)、およびこの表面を説明するために使用されたモデル(右)。この場合、水域の正確なモデルを取得するために、平均サイズ1、8メートルの円形領域が使用され、水域の相対領域は31%でした。

2つのパラメータしかないこのような単純なモデルは、溶けた氷でできた水域の形状、特にそれらの面積、周囲長、平均量の関係をかなり正確に記述するのに十分であることがわかりました。モデルのパフォーマンスは、1年のさまざまな日付、地理的な場所、氷の種類で撮影された航空写真を使用して検証されています。

このモデルを使用して、科学者は水域の接続性の程度を推定しました。これは、日付、年、または氷の種類のいずれにも依存しないことが判明しました。科学者たちは、この場合のモデルの多様性は、融解が起こった条件の大きな違いを考えると、いくぶん驚くべきことであると述べています。さらに、提案されたモデルは、融解中に形成された表面クラスターのフラクタル次元と、リザーバーが相互接続されているしきい値パラメーターの値を推定することを可能にしました。

研究の著者は、その単純さのために、提案されたモデルは、北極の氷の覆い領域に対する気候プロセスの影響を評価し、そのさらなる発展を予測するためにすでに使用できると述べています。

比較的単純な数学的および物理的モデルは、自然または人為的要因の結果としての気候および気象の変化を記述および研究するためによく使用されます。たとえば、最近、数学モデルを使用して、科学者は、地方と比較した都市の過熱に対する通りの形状と建物の高さの影響を研究することができました。

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