Vi eble atendas, ke tia najlomordanta anekdoto venos de esploristo, sed d-ro Reimer estas matematikisto kaj preleganto ĉe la Universitato de Utaho, kaj ankaŭ estas parto de komunumo, kiu interŝanĝis komfortajn klasĉambrojn por iuj el la plej malgastaj dezertoj de la Tero. , en provo uzi nombrojn por kompreni mondvarmiĝon.
Iliaj aventuroj ebligas ilin observi propraokule la procezojn kondukantajn ŝanĝon en la polusaj regionoj kaj validigi iliajn matematikajn teoriojn de marglacio kaj ĝian rolon kiel kritika komponento en la klimata sistemo de la Tero.
Kompleksa problemo
La dikeco kaj amplekso de flosglacio en la Arkto malkreskis rapide de kiam satelitmezurado unue estis prenitaj enen. 1979.
Marglacio estas la fridujo de la Tero, reflektante sunlumon reen en la spacon. Ĝia daŭra ĉeesto estas grava por la estonteco de nia planedo ĉar, ĉar pli da glacio degelas, pli da malhela akvo estas elmontrita, kiu sorbas pli da sunlumo. Ĉi tiu sun-varmigita akvo fandas pli da glacio en mem-plifortiga ciklo nomata glacia albedo sugestoj.
Dum la malkresko de la marglacio estas eble unu el la plej videblaj grandskalaj ŝanĝoj ligitaj al planeda varmiĝo sur la surfaco de la Tero, analizi, modeligi kaj antaŭdiri ĝian konduton kaj la respondon de la polusa sistemo kiun ĝi subtenas estas nekredeble malfacila, sed matematikistoj povas helpi.
Kenneth Golden, eminenta profesoro pri matematiko kaj lektoro de biomedicina inĝenierado ĉe la Universitato de Utaho, konstruis unikan marglacian programon dum 30 jaroj. Ĝia kombinaĵo de matematika esplorado, klimatmodelado kaj ekscitaj kampekspedicioj altiris studentojn kaj postdoktoriĝajn esploristojn, inkluzive de Dr Reimer, kiuj koncentriĝas pri uzado de ĉi tiu speco de scienco por helpi trakti la urĝajn defiojn de rapide ŝanĝiĝanta klimato.
Faktorado en bestoj
D-ro Reimer studis kiel blankaj ursoj kaj fokoj respondas al ŝanĝoj en sia frosta medio. Dum ŝi uzis matematikajn modelojn por kompreni la interagojn inter ĉi tiuj estaĵoj kaj ilia vivejo, ŝi ankaŭ prenis mezuradojn kaj specimenojn de ursoj en la Arkto, kio estis io, kion ŝi neniam atendis fari kiel matematikisto. “Ili ne tute dormas kiam ili estas trankviligitaj; ili estas teruraj,” ŝi klarigas. "Unu el ili timigis min ĉar ŝajnis, ke ĝi povus vekiĝi iam."
Dr Reimer prenas mezuradojn de sedativa blanka urso en la Arkto.
Ilia ŝrumpa vivejo signifas, ke blankaj ursoj marŝas sur maldika glacio, sed oni esperas, ke studoj kiel tiu de Dr Reimer helpos spertulojn kompreni kiel protekti la majestajn predantojn.
Tamen, ĝi estas la "mensoplena" mikroskopa mondo de bakterioj kaj algoj kiuj vivas en salaakvaj poŝoj ene de la marglacio kiu nun ekscitas ŝin. Tiu biologia komunumo kaj ĝia vivejo estas influitaj per ŝanĝoj en temperaturo, saleco kaj lumo, malfaciligante modeladon precize. En ŝia nuna laboro, D-ro Reimer konstruas modelojn por kompreni kiel tiuj faktoroj interagas por determini biologian agadon ene de la glacio. "Kompreni kiel procezoj sur ĉi tiuj malgrandaj skaloj kontribuas al makro-nivelaj ŝablonoj estas kritika por modeligi la efikon de varmiĝanta klimato sur polusa mara ekologio," ŝi klarigas.
Krakante la nombrojn sur sala glacio
Ĝi estas la defio kompreni kiel la mikroskopa strukturo de marglacio influas la konduton de masivaj glaciaj vastaĵoj, kiu interesas profesoron Golden. Li vizitis la polusajn regionojn de la Tero 18 fojojn, kuraĝante la okcidentajn ventojn konatajn kiel la "Muĝantaj Kvardekoj" por atingi Antarkton per ŝipo kaj mallarĝe evitante plonĝi en glaciajn akvojn dum mezurado de marglacio. "Iufoje mi estis vizitita de masiva baleno ĉirkaŭ ok futojn for, kiu facile povus esti rompinta la maldikan flosgan sur kiu mi estis per hazarda movo de ĝia vosto," li diras.
Profesoro Golden studas la mikrostrukturon de marglacio por kalkuli kiom facile fluido povas flui tra ĝi. “Marglacio estas sala. Ĝi havas poran mikrostrukturon de salakvaj inkludoj, kiu estas tre malsama de dolĉakva glacio, "li diras.
Profesoro Golden igis interfakajn teamojn antaŭdiri la kritikan temperaturon ĉe kiu la salakvaj inkludoj konektas tiel ke likvaĵo povas flui tra marglacio, kaj evoluigi la unuan Rentgenfotan tomografioteknikon por analizi kiel la geometrio de la enfermaĵoj evoluas kun temperaturo. "Kompreni kiel marakvo trapenetras tra marglacio estas unu el la ŝlosiloj por interpreti kiel klimata ŝanĝo okazos en la polusa mara medio," li klarigas.
Malkovro de ĉi tiu "ŝaltilo-malŝalto" helpis sciencistojn pli bone kompreni procezojn kiel ekzemple kiel nutraĵoj kiuj nutras algajn komunumojn vivantajn en la salakvaj inkludoj estas replenigitaj.
Profesoro Golden-studoj montras kiom facile fluidaĵo povas flui tra marglacio, kiu havas poran mikrostrukturon de salakvaj inkludoj (bildigitaj). WF Weeks kaj A. Assur, CRREL (US Army Cold Regions Research and Engineering Lab) Raporto 269, 1969
La sala akvo en marglacio ankaŭ influas ĝian radarsignaturon, kiu influas satelitajn mezuradojn de parametroj kiel glacidikeco uzita por validigi klimatmodelojn. Ĉi tiuj modeloj estas gravaj ĉar ili antaŭdiras estontajn ŝanĝojn al nia klimato kaj estas uzataj de mondaj gvidantoj kaj sciencistoj por elpensi mildigajn strategiojn.
Venante de la malvarmo
La vario de glacio prezentas defion, sed diverseco inter esploristoj, instruistoj kaj studentoj kreas la perfektan medion por freŝaj ideoj. En Usono, nur unu kvarono de doktoraj diplomoj pri matematiko kaj komputiko estis aljuĝita al virinoj en 2015, sed planoj kiel ekzemple la Universitato de Utaho. ALIRO programo nutras talentajn inajn matematikistojn helpante ilin malŝlosi ŝancojn kiel mentorado kaj praktika esplorado. Ekspedicioj al la Arkto ne nur donas al studentoj altnivelan sperton, sed certigas, ke matematikistoj estas implikitaj en avangarda esplorado kaj solvoj, kune kun klimatsciencistoj kaj inĝenieroj.
Kiam ili ne batalas kontraŭ neĝoŝtormoj, Dr Reimer kaj Prof Golden laboras pri kunlaboraj, interfakaj projektoj kaj kunmentoras inajn bakalaŭrajn studentojn kiel parto de la programo ACCESS. Post refreŝigado de la matematika komponanto en 2018 por inkluzivi klimatan ŝanĝon, Prof Golden vidis proksimume triobligi la nombron da ACCESS-studentoj interesitaj pri matematika fako aŭ esplora lokigo ol antaŭe.
Rebecca Hardenbrook, kiu estas unu el la PhD-studentoj de Profesoro Golden, diras: “fokusiĝi al urĝaj aferoj kiel klimata ŝanĝo allogas pli multajn homojn, kiujn ni volas en matematikon, kiu estas ĉiuj, sed precipe virinoj, homoj de koloro, strangaj homoj; iu ajn el subreprezentita fono."
Kunigado de rimedoj
Hardenbrook eniris la ACCESS-programon antaŭ ŝia unua jaro kiel studento, pasigante la someron en astrofizika laboratorio, kiu malfermis ŝiajn okulojn al la ebleco fari esploradon. "Ĝi vere ŝanĝiĝis en la vivo," ŝi diras, ne laste ĉar ŝi plue decidis doktoriĝi pri matematiko kun Prof Golden post studado de termika transporto tra mara glacio kiel studento.
Rebecca Hardenbrook instruas matematikon al studentoj ĉe la Universitato de Utaho en Sallagurbo.
Ŝi nun inspiras pli junajn studentojn pri la ACCESS-skemo kiel instruista asistanto, same kiel modeligado de degellagetoj, kiuj estas lagetoj da akvo sur la arkta marglacio. Tiuj lagetoj ludas decidan rolon en determinado de la longperspektivaj degeloftecoj de la arkta marglaciokovro absorbante sunradiadon anstataŭe de reflektado de ĝi. Dum ili kreskas kaj kuniĝas, ili spertas transiron en fraktala geometrio, efike kreante senfinan padronon kiu povas esti modeligita fare de matematikistoj.
Hardenbrook konstruas sur jardeko da laboro pri fandalagetoj de Profesoro Golden kaj antaŭaj studentoj kaj esploristoj en la universitato adaptante la klasikan Ising-modelon, kiu estis evoluigita antaŭ pli ol jarcento kaj klarigas kiel materialoj povas akiri aŭ perdi magnetismon, por modeligi fandadon. geometrio de lageto. "Mi esperas igi la modelon por mara glacio pli fizike preciza, por ke ĝi estu metita en tutmondajn klimatajn modelojn por krei pli precizan aliron por trakti fandajn lagetojn, kiuj havas surprizan efikon al la albedo de la Arkto," ŝi klarigas.
Aldonante al la granda bildo
Matematikistoj jam solvis la enigmon kiel difini la larĝon de la ondiĝanta marĝena marglacia zono, kiu etendiĝas de la densa interna kerno de glacio ĝis la eksteraj franĝoj, kie ondoj povas rompi la flosantan glacion.
Court Strong, kiu estas atmosfera sciencisto kaj unu el la kolegoj de Prof Golden ĉe la Universitato de Utaho, inspiris nekutima fonto: la cerba kortekso de la cerbo de rato. Li ekkomprenis ke ili povus uzi la saman matematikan metodon por mezuri la larĝon de la marĝena glacizono kiel ili faras por mezuri la dikecon de la malplena cerbo de la ronĝulo, kiu ankaŭ havas multe da vario. Kun la helpo de ĉi tiu simpligita modelo, la teamo povis pruvi, ke la marĝena glacizono larĝiĝis ĉirkaŭ 40% dum nia klimato varmiĝis.
La ACCESS-skemo de la universitato de Utaho, inkluzive de ĝia praktika esplorado, mergas studentojn en interfaka medio kie matematiko estas parto de pli granda bildo. Ĝi instigas krucpolenadon, kie metodoj kaj ideoj de ŝajne senrilataj areoj de scienco povas esti uzitaj por solvi problemojn kiam la subesta matematiko estas esence la sama.
"Kiam oni prezentas al vi nekutima situacio, vi bezonas malsamajn mensojn por klare rigardi problemon kaj elpensi solvojn," diras Prof Golden.
La perdo de marglacio vidita en la Arkto okazis dum nur kelkaj jardekoj kaj daŭras je alarma rapideco.
"Ni bezonas ĉiujn bonajn cerbojn kaj malsamajn pensmanierojn, kiujn ni povas akiri, kaj ni bezonas ilin rapide," li diras.
Ĉi tiu artikolo estis reviziita por la Universitato de Utaho, Nacia Scienca Fondaĵo kaj Oficejo de Maramea Esploro fare de Elvis Bahati Orlendo, Internacia Fondaĵo por Scienco, Stokholmo kaj D-ro Magdalena Stoeva, FIOMP, FIUPESM.
