Jednym z najsurowszych i najbardziej dynamicznych regionów na Ziemi jest marginalny obszar lodowy – Miejsce, w którym fale oceanu spotykają się z lodem morskim, który powstaje w wyniku zamarzania powierzchni oceanu.
Opublikowane dzisiaj aktualne wydanie magazynu Transakcje filozoficzne Towarzystwa Królewskiego A Zawiera przegląd szybkich postępów, jakie naukowcy poczynili w ciągu ostatniej dekady w zrozumieniu i modelowaniu tego trudnego środowiska.
Badania te są dla nas niezbędne do lepszego zrozumienia złożonych interakcji systemów klimatycznych Ziemi. Dzieje się tak, ponieważ marginalny obszar lodowcowy odgrywa rolę w sezonowym zamrażaniu i rozmrażaniu oceanów.
Trudne miejsce do nauki
W Arktyce i Antarktydzie temperatura powierzchni oceanów stale spada -2℃ Wystarczająco zimno, by zamarznąć, tworząc warstwę lodu morskiego.
Na wyższych szerokościach geograficznych, w pobliżu biegunów, lód morski tworzy na oceanie solidną pokrywę o grubości kilku metrów, która odbija światło słoneczne, ochładzając region i wypychając zimną wodę wokół oceanów. To sprawia, że lód morski jest głównym elementem systemu klimatycznego.
Jednak na niższych szerokościach geograficznych, gdy pokryty lodem ocean przechodzi w otwarty ocean, lód morski formuje się w mniejsze, bardziej ruchome kawałki zwane „tratwami” oddzielone wodą lub masą kryształków lodu.
Ten marginalny obszar lodu oddziałuje z atmosferą powyżej i oceanem poniżej w zupełnie inny sposób niż pokrywa lodowa bliżej biegunów.
To trudne środowisko do pracy dla naukowców, z wycieczką do marginalnego regionu lodowego wokół Antarktydy w 2017 roku. Wiatry powyżej 90 km/h A Fale o wysokości ponad 6,5 metra. Trudno jest również monitorować z daleka, ponieważ pontony są mniejsze niż większość satelitów.
Zmiażdżony przez fale
Marginalny obszar lodu oddziałuje również z otwartym oceanem za pośrednictwem fal powierzchniowych, które wędrują z otwartych wód do tego obszaru, wpływając na lód. Fale mogą mieć niszczący wpływ na pokrywę lodową, rozbijając duże boje i sprawiając, że latem będą się one bardziej roztapiać.
Natomiast zimą fale mogą sprzyjać tworzeniu „naleśnikowych” tratw, tak nazywanych, ponieważ są to cienkie krążki lodu morskiego (widać je na powyższym zdjęciu).
Jednak energia samych fal jest tracona podczas interakcji z bojami, tak że fale stają się coraz słabsze w miarę wchodzenia głębiej w brzeżną strefę lodu. Skutkuje to mechanizmami sprzężenia zwrotnego fal i lodu, które napędzają ewolucję lodu morskiego w zmieniającym się klimacie.
Na przykład tendencja do wyższych temperatur osłabia pokrywę lodową, umożliwiając falom przemieszczanie się w głąb pokrytych lodem oceanów i powodując dalsze rozszczepianie, osłabienie pokrywy lodowej – i tak dalej.
Naukowcy badający dynamikę marginalnych stref lodowych mają na celu lepsze zrozumienie roli regionu w dramatycznych i często mylących zmianach, jakie zachodzą na światowym lodzie morskim w odpowiedzi na zmiany klimatyczne.
Na przykład na Oceanie Arktycznym pokrywa lodu morskiego zawiera „Od lat 80. zmniejszyła się o prawie połowęNa Antarktydzie morski lądolód miał ostatnio jeden z nich Większe A mniejszy Zarejestrowane zasięgi, przy czym marginalna powierzchnia lodu jest jednym ze źródeł zmienności z roku na rok.
Nasz postęp w lepszym zrozumieniu tych ekstremalnych regionów koncentruje się wokół dużych międzynarodowych programów badawczych, prowadzonych przez Biuro Badań Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych i inne. Programy te obejmują naukowców zajmujących się Ziemią, geofizyków, oceanografów, inżynierów, a nawet matematyków stosowanych (takich jak my).
Niedawne wysiłki zaowocowały innowacyjnymi technikami obserwacyjnymi, takimi jak metoda fal obrazu 3D, dynamika wyporu w marginalnym obszarze lodu z pokładu lodołamacza oraz przechwytywanie fal w lodzie ze zdjęć satelitarnych.
Zaowocowało to również nowymi modelami zdolnymi do symulowania interakcji fal i lodu z poziomu Pojedyncze tratwy za ogólne zachowanie pełne oceany. Australijskie wydarzenia skłoniły do wielomiesięcznego, prowadzonego przez Australijczyków eksperymentu w marginalnym lodowym regionie Antarktydy, na nowym lodołamaczu o wartości 500 milionów dolarów. RSV NoinaKtóry spodziewany jest w przyszłym roku.
Marginalny obszar lodu będzie w przyszłości coraz ważniejszym elementem światowej pokrywy lodu morskiego, w miarę wzrostu temperatur i Fale stają się bardziej ekstremalne.
Pomimo szybkich postępów, wciąż pozostaje wiele do zrobienia, zanim zrozumienie procesów zwrotnych w marginalnej strefie lodowej przełoży się na lepsze prognozy klimatyczne wykorzystywane na przykład w raportach oceniających IPCC.
Włączenie marginalnego obszaru lodu do modeli klimatycznych zostało opisane jako „święty Graal” tej dziedziny przez jedną z czołowych postaci, a kwestia tematu wskazuje na bliższe powiązania z szerszą społecznością klimatyczną jako kolejny główny trend w tej dziedzinie .
Jordan Peter Anthony PeteHabilitowany naukowiec, Uniwersytet w Adelajdzie A Łukasza Bennettawykładowca matematyki stosowanej Uniwersytet w Adelajdzie
Ten artykuł został ponownie opublikowany z Rozmowa Na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
Przeczytaj także | Pilates: Badania pokazują, w jaki sposób to ćwiczenie o niewielkim wpływie może przynieść korzyści Twojemu zdrowiu
„Analityk. Nieuleczalny nerd z bekonu. Przedsiębiorca. Oddany pisarz. Wielokrotnie nagradzany alkoholowy ninja. Subtelnie czarujący czytelnik.”
