Арктика тает быстрее, чем мы думали. Фактически, площадь арктических льдов находится на рекордно низком уровне. Когда это происходит - когда природная система ведет себя не так, как ожидают ученые, - пора еще раз взглянуть на то, как мы понимаем эту систему. Математик из Университета Юты Кен Голден и ученый-атмосферник Корт Стронг изучают узоры, образованные прудами с талой водой на поверхности льда. Пруды темные, а лед светлый, а это означает, что чем больше пруды, тем темнее поверхность и тем больше солнечной энергии она поглощает.
Итак, более чем важно знать, как меняется отражательная способность льда, также называемая альбедо. Это ключевой компонент в понимании баланса между поступающей солнечной энергией и энергией, отраженной от Арктики. Предыдущие исследования показали, что наличие или отсутствие талых водоемов в моделях глобального климата может существенно повлиять на долгосрочные прогнозы объема арктического морского льда.
Чтобы смоделировать рост талых прудов, Голден, Стронг и их коллеги изменили физическую модель почти 100-летней давности, называемую моделью Изинга, которая объясняет, как материал может приобретать или терять магнетизм, учитывая, как атомы взаимодействуют друг с другом и с приложенным магнитным полем. В своей модели они заменили свойство магнитного вращения атома (либо вверх, либо вниз) свойством замерзшего (белого) или растаявшего (синего) морского льда.
«Модель фиксирует основной механизм формирования структуры арктических талых прудов», - пишут исследователи, и воспроизводит важные характеристики изменения размера и геометрии пруда. Эта работа является первой, в которой учитываются основы физики талых водоемов и создаются реалистичные модели, которые точно демонстрируют, как талая вода распределяется по поверхности морского льда. Геометрия узоров талой воды определяет как альбедо морского льда, так и количество света, проникающего сквозь лед, что существенно влияет на экологию верхних слоев океана.
К сожалению, такая модель не может остановить таяние льда. Но это может помочь нам лучше оценить, насколько быстро исчезает арктический лед или вечная мерзлота, а более совершенные климатические модели помогут нам подготовиться к более теплому будущему.