Учените разкриха защо арктическият морски лед се движи по толкова странен начин

Учените от Калифорнийския университет в Ривърсайд са предложили много просто обяснение за странното поведение на арктическия морски лед: отделните ледени блокове постоянно се сблъскват един с друг. Арктическият морски лед не винаги се движи така, както предсказват моделите, които отчитат само вятъра. Изследване, публикувано в списанието Physical Review Letters показа, че много от загадъчните закономерности могат да бъдат обяснени с един основен процес – сблъсъците между съседни ледени блокове.

Морският лед в Арктика не представлява непрекъсната броня, а множество отделни плочи – ледени блокове, с размери от няколко метра до няколко километра. Вятърът ги тласка по океана, карайки ги да се носят и бавно да се раздалечават. Наблюденията обаче отдавна показват, че вятърът не обяснява всичко: ледът се движи с необичайни скорости и се разпространява много по-бавно, отколкото предполагат простите модели.

„Ако съберем много ледени блокове на едно място при вятър, те се сблъскват и предават енергия на съседните. Показахме, че това е единственият компонент, необходим за обяснението на тези наблюдения.“

казва Бхаргав Раллабанди, доцент в катедрата по машиностроене на Университета на Калифорния в Ривърсайд (UCR)

За да проверят хипотезата, изследователите са създали компютърен модел, в който плаващият лед се държи подобно на зърно, движещо се в силоз, но като се отчитат съпротивлението на океана и турбулентният вятър. Моделът е бил сравнен с реални измервания в пролива Фрама между Гренландия и архипелага Спицберген, през който преминава голям обем арктически лед по пътя си към Атлантическия океан.

Използвайки измерените данни за вятъра и състоянието на леда, моделът успешно е възпроизвел три наблюдения, които преди това не можеха да бъдат обяснени: скоростта на разпространение на леда, диапазона на скоростите на движение на отделните ледени блокове и промяната в движението на леда в времеви интервали от часове до денонощия. Сблъсъците играят голяма роля, защото арктическият лед може да бъде плътно натъпкан. В гъстите ледени полета ледените блокове се сблъскват по-често, отколкото се променя самият вятър. Всяко сблъскване отнема част от енергията на вятъра и съкращава разстоянието, което леденият блок изминава до следващия удар. Това обяснява защо ледът не ускорява движението си и не се разпространява безкрайно под действието на вятъра.

Изследването не определя как точно бъдещото затопляне ще промени крайното положение на арктическия лед, но според Раллабанди моделът ще помогне на учените да проучат дали променящите се условия ще позволят на ледените блокове по-лесно да се разпръскват и да попадат в по-топли води, където се топят по-бързо.

Работата може да бъде полезна и за климатично моделиране: глобалните модели не са в състояние да проследяват всеки малък леден блок, затова са необходими начини за описание на тяхното съвкупно поведение. Физическият модел на взаимодействието между ледените блокове ще помогне да се отчетат процесите, които са прекалено малки, за да бъдат проследявани поотделно. Същите принципи са приложими далеч извън пределите на Арктика — при лавини, свлачища, материалознание и мастила, пълни с частици за 3D-печат.

„Моделът не се ограничава до леда. Необходими са само шумен източник на сила и обекти, които претърпяват сблъсъци.“

казва Раллабанди