Сіз зерттеушіден осындай тырнақ тістейтін анекдотты күтуіңіз мүмкін, бірақ доктор Реймер математик және Юта университетінің оқытушысы, сонымен қатар Жердегі ең қолайсыз шөл далаға жайлы сынып бөлмелерін ауыстырған қауымдастықтың бір бөлігі. , жаһандық жылынуды түсіну үшін сандарды пайдалану үшін.
Олардың шытырман оқиғалары полярлық аймақтардағы өзгерістерді тудыратын процестерді өз көзімен байқауға және теңіз мұзының математикалық теорияларын және оның Жердің климаттық жүйесіндегі маңызды құрамдас бөлігі ретіндегі рөлін растауға мүмкіндік береді.
Арктикадағы теңіз мұзының қалыңдығы мен көлемі алғаш рет спутниктік өлшеулер жүргізілгеннен бері тез қысқарды. 1979.
Теңіз мұзы - күн сәулесін ғарышқа қайтаратын Жердің тоңазытқышы. Оның тұрақты болуы біздің планетамыздың болашағы үшін маңызды, өйткені мұз көп еріген сайын күн сәулесін көбірек сіңіретін қара су көбірек шығады. Бұл күн жылытылған су мұзды альбедо деп аталатын өзін-өзі күшейтетін циклде көбірек мұзды ерітеді. Кері байланыс.
Теңіз мұзының азаюы жер бетіндегі планетарлық жылынумен байланысты ең көрінетін ауқымды өзгерістердің бірі болғанымен, оның мінез-құлқын талдау, модельдеу және болжау және ол қолдайтын полярлық жүйенің реакциясы өте қиын, бірақ математиктер көмектесе алады.
Кеннет Голден, көрнекті математика профессоры және Юта университетінің биомедициналық инженерия бойынша адъюнкт профессоры 30 жыл ішінде теңіз мұзының бірегей бағдарламасын жасады. Оның математикалық зерттеулер, климаттық модельдеу және қызықты далалық экспедициялардың үйлесімі тез өзгеретін климаттың өзекті мәселелерін шешуге көмектесу үшін ғылымның осы түрін пайдалануға бағытталған доктор Реймерді қоса алғанда, студенттер мен постдокторлық зерттеушілерді тартты.
Доктор Реймер полярлық аюлар мен итбалықтардың мұздатылған ортадағы өзгерістерге қалай жауап беретінін зерттеді. Ол осы тіршілік иелерінің және олардың мекендейтін ортасының өзара әрекеттесуін түсіну үшін математикалық модельдерді пайдаланғанымен, ол Арктикадағы аюлардан өлшемдер мен үлгілерді алды, бұл математик ретінде ешқашан жасағысы келмейтін нәрсе болды. «Олар тыныштандырылған кезде мүлдем ұйықтамайды; олар ессіз», - деп түсіндіреді ол. «Олардың бірі мені шошытты, өйткені ол бір сәтте оянуы мүмкін сияқты болды».
Доктор Реймер Арктикадағы тыныштандырылған ақ аюдан өлшемдер алады.
Олардың тіршілік ету ортасының қысқаруы ақ аюлардың жұқа мұзда жүргенін білдіреді, бірақ доктор Реймер сияқты зерттеулер сарапшыларға керемет жыртқыштарды қалай қорғау керектігін түсінуге көмектеседі деп үміттенеміз.
Дегенмен, теңіз мұзының ішіндегі тұзды су қалталарында өмір сүретін бактериялар мен балдырлардың «ақылға қонымды» микроскопиялық әлемі оны қазір толғандырады. Бұл биологиялық қауымдастық пен оның мекендеу ортасына температураның, тұздылықтың және жарықтың өзгеруі әсер етеді, бұл дәл модельдеуді қиындатады. Қазіргі жұмысында доктор Реймер мұздағы биологиялық белсенділікті анықтау үшін осы факторлардың өзара әрекеттесуін түсіну үшін модельдер құрастырады. «Осы шағын масштабтағы процестердің макродеңгейдегі үлгілерге қалай ықпал ететінін түсіну жылыну климатының полярлық теңіз экологиясына әсерін модельдеу үшін өте маңызды», - деп түсіндіреді ол.
Профессор Голденді қызықтыратын теңіз мұзының микроскопиялық құрылымы мұздың массивтік кеңістіктерінің әрекетіне қалай әсер ететінін түсіну қиын. Ол Жердің полярлық аймақтарына 18 рет барып, Антарктидаға кемемен жету үшін «Гүрілдеген қырқындар» деп аталатын батыс желдеріне төтеп берді және теңіз мұзын өлшеу кезінде мұзды суларға батып кетуден аулақ болды. «Бірде маған шамамен сегіз фут қашықтықта үлкен кит келді, ол менің құйрығын кездейсоқ серпілу арқылы мен үстіндегі жіңішке жүзімді оңай сындырады», - дейді ол.
Профессор Голден теңіз мұзының микроқұрылымын зерттеп, ол арқылы сұйықтықтың қаншалықты оңай ағып кететінін есептейді. «Теңіз мұзы тұзды. Ол тұщы су мұздарынан мүлде ерекшеленетін тұзды ерітінділердің кеуекті микроқұрылымына ие», - дейді ол.
Профессор Голден сұйықтықтың теңіз мұзы арқылы ағып кетуі үшін тұзды ерітінділер қосылатын сыни температураны болжауға және қосындылардың геометриясының температураға байланысты қалай өзгеретінін талдау үшін бірінші рентгендік томографиялық әдісті әзірлеуге пәнаралық топтарға жетекшілік етті. «Теңіз суының теңіз мұзы арқылы қалай ағып жатқанын түсіну - климаттың өзгеруінің полярлық теңіз ортасында қалай болатынын түсіндірудің кілттерінің бірі», - деп түсіндіреді ол.
Осы «қосу-өшіру» қосқышын табу ғалымдарға тұзды ерітінділерде тұратын балдырлар қауымдастығын қоректендіретін қоректік заттардың қалай толтырылатыны сияқты процестерді жақсы түсінуге көмектесті.
Профессор Голден зерттеулері тұзды ерітінділердің кеуекті микроқұрылымы бар теңіз мұзы арқылы сұйықтықтың қаншалықты оңай ағып кететінін көрсетеді (суретте). WF Weeks және A. Assur, CRREL (АҚШ армиясының суық аймақтарын зерттеу және инженерлік зертханасы) есеп 269, 1969 ж.
Теңіз мұзындағы тұзды су оның радар белгісіне де әсер етеді, бұл климаттық модельдерді тексеру үшін пайдаланылатын мұз қалыңдығы сияқты параметрлердің спутниктік өлшемдеріне әсер етеді. Бұл модельдер маңызды, өйткені олар біздің климатымыздың болашақ өзгерістерін болжайды және әлемдік көшбасшылар мен ғалымдар әсерді азайту стратегияларын жасау үшін пайдаланады.
Мұздың әртүрлілігі қиындық тудырады, бірақ зерттеушілер, мұғалімдер мен студенттер арасындағы әртүрлілік тың идеялар үшін тамаша орта жасайды. АҚШ-та 2015 жылы математика және информатика бойынша докторлық дәрежелердің төрттен бір бөлігі әйелдерге берілді, бірақ Юта университеті сияқты схемалар ACCESS бағдарлама дарынды әйел математиктерді тәлімгерлік және практикалық зерттеу сияқты мүмкіндіктерді ашуға көмектесу арқылы тәрбиелейді. Арктикаға экспедициялар студенттерге жоғары тәжірибе беріп қана қоймайды, сонымен қатар математиктердің климат ғалымдары мен инженерлерімен қатар алдыңғы қатарлы зерттеулер мен шешімдерге қатысуын қамтамасыз етеді.
Олар боранмен күреспеген кезде, доктор Реймер мен профессор Голден бірлескен, пәнаралық жобаларда жұмыс істейді және ACCESS бағдарламасының бөлігі ретінде бакалавриат студенттеріне тәлімгер болады. 2018 жылы климаттың өзгеруін қамтитын математика құрамдас бөлігін жаңартқаннан кейін, профессор Голден математика мамандығын алуға немесе ғылыми жұмысқа орналасуға қызығушылық танытқан ACCESS студенттерінің саны бұрынғыға қарағанда шамамен үш есе өскенін байқады.
Профессор Голденнің PhD докторанттарының бірі Ребекка Харденбрук былай дейді: «Климаттың өзгеруі сияқты өзекті мәселелерге назар аудару біз қалаған адамдарды математикаға көбірек тартады, бұл барлық адамдар, бірақ атап айтқанда, әйелдер, түрлі-түсті адамдар, ерекше адамдар; аз ұсынылған ортадан шыққан кез келген адам».
Харденбрук ACCESS бағдарламасына бакалавр ретіндегі бірінші жылының алдында қосылып, жазды астрофизика зертханасында өткізді, бұл оның зерттеу жүргізу мүмкіндігіне көзін ашты. «Бұл шынымен өмірді өзгертті», - дейді ол, кем дегенде, ол магистрант ретінде теңіз мұзы арқылы термиялық көлікті зерттегеннен кейін профессор Голденмен бірге математика бойынша PhD дәрежесін алуды шешті.
Ребекка Харденбрук Солт-Лейк-Ситидегі Юта университетінде студенттерге математикадан сабақ береді.
Ол қазір жас студенттерді ACCESS схемасы бойынша оқытушы көмекшісі ретінде шабыттандырады, сонымен қатар Арктикалық теңіз мұзындағы су бассейндері болып табылатын еріген тоғандарды модельдейді. Бұл тоғандар күн радиациясын шағылыстырудың орнына жұту арқылы Арктикалық теңіз мұз жамылғысының ұзақ мерзімді еру жылдамдығын анықтауда шешуші рөл атқарады. Олар өсіп, бірігіп жатқанда, олар фракталдық геометрияда ауысудан өтіп, математиктермен модельдеуге болатын ешқашан бітпейтін үлгіні тиімді жасайды.
Харденбрук бір ғасырдан астам уақыт бұрын әзірленген классикалық Исинг моделін бейімдеу арқылы профессор Голден мен университеттің бұрынғы студенттері мен зерттеушілерінің балқыма тоғандарындағы он жылдық жұмысының негізінде жатыр және балқытуды модельдеу үшін материалдардың магнетизмге ие болу немесе жоғалтуын түсіндіреді. тоған геометриясы. «Мен теңіз мұзының моделін физикалық тұрғыдан дәлірек етемін деп үміттенемін, осылайша оны Арктиканың альбедосына таңқаларлық әсер ететін еріген тоғандарды шешудің дәлірек әдісін жасау үшін жаһандық климаттық модельдерге енгізуге болады», - деп түсіндіреді ол.
Математиктер мұздың тығыз ішкі өзегінен толқындар қалқымалы мұзды бұза алатын сыртқы жиектерге дейін созылатын толқынды шеткі теңіз мұз аймағының енін қалай анықтауға болатыны туралы жұмбақ шешті.
Атмосфералық ғалым және Юта университетіндегі профессор Голденнің әріптестерінің бірі Корт Стронг ерекше көзден шабыт алды: егеуқұйрық миының ми қыртысы. Ол олардың кеміргіштердің бұдырлы миының қалыңдығын өлшеуге арналған сияқты, шеткі мұз аймағының енін өлшеу үшін бірдей математикалық әдісті қолдануға болатынын түсінді, бұл да көптеген өзгерістерге ие. Осы жеңілдетілген модельдің көмегімен команда біздің климатымыз жылынған сайын шеткі мұз аймағы шамамен 40%-ға кеңейгенін көрсете алды.
Юта университетінің ACCESS схемасы, оның ішінде практикалық зерттеулері студенттерді математика үлкен суреттің бөлігі болып табылатын пәнаралық ортаға батырады. Ол бір-бірімен байланысты емес болып көрінетін ғылым салаларындағы әдістер мен идеялар негізгі математика мәні бірдей болған кезде мәселелерді шешу үшін пайдаланылуы мүмкін айқас тозаңдандыруды ынталандырады.
Профессор Голден: «Сізге әдеттен тыс жағдай туындағанда, мәселені нақты қарастыру және шешімдерді табу үшін сізге әртүрлі ақыл қажет», - дейді.
Арктикада байқалған теңіз мұзының жоғалуы бірнеше онжылдықта болды және қорқынышты қарқынмен жалғасуда.
«Бізге барлық жақсы милар мен әртүрлі ойлау тәсілдері қажет және бізге олар тез қажет», - дейді ол.
Бұл мақаланы Юта университеті, Ұлттық ғылым қоры және Әскери-теңіз зерттеу кеңсесі үшін Элвис Бахати Орлендо, Халықаралық ғылым қоры, Стокгольм және доктор Магдалена Стоева, FIOMP, FIUPESM қарастырған.
5-ші Халықаралық Поляр жылына қатысу туралы толығырақ оқыңыз 
IPY-5 халықаралық үйлестіру кеңсесін орналастыру үшін өтінімдерді шақыру туралы толығырақ оқыңыз мерзімі: 6 ақпан IPY-5 ұлттық комитеттеріне шақыру туралы толығырақ оқыңыз 
