Dabei die Mathematik am Polarmeer Eisschmelze

Aktualisiert am 15. März um 1:51 Uhr ET.

NEW YORK-Antarktis möglicherweise die letzte Stelle, die man erwarten würde einen Mathematiker, aber Ken Golden ist nicht Ihre durchschnittliche Mathematiker.

Golden, ein Mathematiker an der University of Utah, nutzt mathematische Modellieren, das Abschmelzen der polaren Eiskappen. Er wurde auf mehrere Expeditionen in die Arktis und Antarktis, wo er untersucht, wie die mikroskopische Struktur des Eises beeinflusst das großflächige Abschmelzen der Eiskappen.

"Wir verwenden ziemlich anspruchsvolle Mathematik besser die Rolle des Meereises im Klimasystem und letztlich zu verstehen verbessern unsere Projektionen des Klimawandels," Golden sagte in einem Vortrag Mittwoch (6. März) am nationalen Museum für Mathematik in New York City. [Galerie: ein Mathematiker geht in die Antarktis]

Polareis Mathematik

Golden ist Interesse an Eis begann mit seiner Liebe zum Skifahren. In High School und College studierte er Physik des Meereises, aber sein Hauptinteresse galt der Mathematik. "Ich war begeistert von Meereis, aber ich hatte nicht die Absicht des Aufbaus meiner Karriere um ihn herum," Golden erzählte Leben Wissenschaft. Später erkannte er, dass das Meer Eis könnte mit der gleichen Mathematik als composite-Materialien, deren Bestandteile unterschiedliche physikalische oder chemische Eigenschaften enthalten modelliert werden.

Klima-Wissenschaftler versuchen, festzustellen, ob der Planet einen Wendepunkt im Meer Eisschmelze aus erreichen die Rückkehr unmöglich wäre, sagte Golden. Die Herausforderung, fügte er hinzu, ist das Meereis genauer in Modellen zu vertreten und zu verknüpfen, was vorgeht, auf der mikroskopischen Skala mit was bei der makroskopischen Skala geschieht. Das Muster der Schmelze Kanäle durch das Eis ähnelt z. B. die Muster der geschmolzene Meereis, wie vom Weltraum aus gesehen.

Die Auswirkungen des Klimawandels sind am deutlichsten in den Polarregionen der Erde. Das Ausmaß der arktischen Meer Eisschmelze hat überholt Modellvorhersagen, erreichte ein Rekordtief im September 2012, wenn mehr als die Hälfte des Meereises verschwunden.

Eis reflektiert normalerweise Sonnenlicht, während dunkle Wasser und Land absorbieren. Meereis schmilzt, macht mehr dunkle Wasser, die mehr Sonnenlicht absorbiert und mehr Eis schmilzt, in der sogenannten eines positiven Feedback-Zyklus.

Modellierung der Schmelze

Meereis enthält einen kleinen Prozentsatz der Sole und der Bruchteil (nach Volumen) und die Verbundenheit der salzigen Flüssigkeiten Taschen bestimmen die Durchlässigkeit des Meereises – in anderen Worten, wie leicht Wasser durch das Eis fließen kann. Für die Durchlässigkeit von säulenförmigen Meereis (deren Kristalle bilden lange Spalten), Golden hat entdeckt, wie er es nennt, die "Herrschaft der Fünfer": Wenn das Eis weniger als 5 enthält Prozent Sole, Wasser nicht durch sie fließen, aber alle mehr als, und das Wasser fließt durch.

In seinem Vortrag führte Golden das Publikum in eine interaktive Demonstration dieser Regel. Die Zuschauer saßen in Reihen, und jede Person einen Würfel gerollt. Diejenigen, die eine bestimmte Anzahl gerollt blieb sitzen, während alle anderen zur Seite verschoben. Sitzenden Personen hielt die Hände mit ihren Nachbarn in nahe gelegenen Plätze oder in Reihen, und Ziel war es, festzustellen, ob eine unversehrte Kette (für einen Kanal über Meereis) gebildet werden könnten.

Golden es Vortrag war voller Überraschungen. Zum Beispiel, es stellt sich heraus, dass das Meer Eis eine strukturelle Ähnlichkeit zu komprimierte Pulver, eine Beschichtung auf der Außenseite der Stealth Bomber verwendet, um Radar zu absorbieren. Meereis absorbiert auch Radar, so dass es sehr schwierig, die Eisdicke Messen – ein wichtiges Problem für Klima ändern Modellierung.

Am Ende seines Vortrags zeigte Golden ein Video von einer seiner Expeditionen in die Antarktis. Das Video enthält fesselnde Aufnahmen von Wellen des Ozeans durch schwimmendes Meereis, Golden und sein Team für Eisbohrkerne, und Aufnahmen von charismatischen Kaiserpinguine bohren. Es war eine glückliche Anmerkung in eine nicht so glückliche Geschichte bislang.

"Unser Klima verändert sich, und der Beweis ist klar," sagte Golden.

Anmerkung der Redaktion: Dieser Artikel wurde aktualisiert, der Name des Museums als das nationale Museum für Mathematik Mathematik zu klären und Ungenauigkeiten in den Beschreibungen von Meereis und Stealth-Bombern zu korrigieren.

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