Puderete aspittà chì un'anecdota cusì mordace vene da un esploratore, ma u duttore Reimer hè un matematicu è professore à l'Università di Utah, in più di fà parte di una cumunità chì hà scambiatu aule accoglienti per alcuni di i deserti più inospitali di a Terra. , in un tentativu di utilizà numeri per capiscenu u riscaldamentu glubale.
E so avventure li permettenu di osservà in prima manu i prucessi chì guidanu u cambiamentu in e regioni polari è di cunvalidà e so teorie matematiche di u ghjacciu marinu è u so rolu di cumpunente criticu in u sistema climaticu di a Terra.
U grossu è l'estensione di u ghjacciu marinu in l'Articu hè diminuitu rapidamente da quandu e misurazioni satellitari sò state prese per a prima volta in l'Articu. 1979.
U ghjacciu marinu hè u frigorifero di a Terra, chì riflette a luce di u sole in u spaziu. A so presenza durabile hè impurtante per u futuru di u nostru pianeta perchè, cum'è più ghjacciu si funnu, più acqua scura hè esposta chì assorbe più luce di u sole. Questa acqua riscaldata da u sole si scioglie più ghjacciu in un ciculu auto-rinforzatu chjamatu albedo di ghiaccio pack.
Mentre chì a calata di u ghjacciu marinu hè forse unu di i cambiamenti più visibili à grande scala cunnessi à u riscaldamentu planetariu nantu à a superficia di a Terra, l'analisi, u modellu è a prediczione di u so cumpurtamentu è a risposta di u sistema polare chì sustene hè incredibilmente difficiule, ma i matematichi ponu aiutà.
Kenneth Golden, un distintu prufissore di matematica è prufessore adjuntu di ingegneria biomedica in l'Università di Utah, hà custruitu un prugramma unicu di ghiaccio marinu in 30 anni. A so cumminazione di ricerca in matematica, modellazione climatica è spedizioni di campu eccitanti, hà attrattu studienti è ricercatori postdoctorali, cumpresu u duttore Reimer, chì sò cuncentrati in l'usu di stu tipu di scienza per aiutà à affruntà e sfide pressanti di un clima chì cambia rapidamente.
Dr Reimer hà studiatu cumu l'orsi polari è i fochi rispundenu à i cambiamenti in u so ambiente congelatu. Mentre hà utilizatu mudelli matematichi per capisce l'interazzione trà sti criaturi è u so habitat, hà ancu pigliatu misure è campioni da orsi in l'Articu, chì era qualcosa chì ùn hà mai aspettatu di fà cum'è matematicu. "Ùn dormenu micca completamente quandu sò tranquillizati; sò groggy ", spiega. "Unu d'elli m'hà spaventatu perchè pareva chì puderia svegliarsi à un certu puntu".
Dr Reimer piglia misure da un orsu polare sedatu in l'Articu.
U so habitat in diminuzione significa chì l'orsi polari camminanu nantu à u ghjacciu sottile, ma si spera chì studii cum'è u Dr Reimer aiutanu l'esperti à capisce cumu prutegge i maestosi predatori.
Tuttavia, hè u mondu microscòpicu "sprizzante" di i batteri è l'algi chì campanu in sacchetti d'acqua salata in u ghjacciu marinu chì avà l'excita. Sta cumunità biologica è u so habitat sò influinzati da i cambiamenti in a temperatura, a salinità è a luce, chì facenu difficiuli di modellu cù precisione. In u so travagliu attuale, u Dr Reimer custruisce mudelli per capisce cumu questi fattori interagiscenu per determinà l'attività biologica in u ghjacciu. "Capisce cumu i prucessi nantu à queste scale chjuche cuntribuiscenu à i mudelli di macro-livellu hè criticu per mudificà l'impattu di un clima riscaldatu nantu à l'ecologia marina polare", spiega.
Hè a sfida di capisce cumu a struttura microscòpica di u ghjacciu marinu affetta u cumpurtamentu di e massiccia estensioni di ghiaccio chì interessa à u Prof Golden. Hà visitatu e regioni polari di a Terra 18 volte, bravendu i venti di l'ovest cunnisciuti cum'è "Roaring Quaranta" per ghjunghje à l'Antartide in nave è evitendu per strettu immergendu in acque ghiacciate mentre misurava u ghjacciu marinu. "Una volta, aghju statu visitatu da una balena massiccia à circa ottu piedi di distanza, chì puderia facilmente rompe u floe sottile chì stava cun un colpu casuale di a so cuda", dice.
U prufessore Golden studia a microstruttura di u ghjacciu marinu per calculà quantu facilmente u fluidu pò scorri à traversu. "U ghjacciu marinu hè salatu. Havi una microstruttura porosa di inclusioni di salamoia chì hè assai sfarente da u ghjacciu d'acqua dolce ", dice.
U prufessore Golden hà guidatu squadre interdisciplinari per predichendu a temperatura critica à a quale l'inclusioni di salamoia si cunnetta in modu chì u fluidu pò scorri à traversu u ghjacciu marinu, è per sviluppà a prima tecnica di tomografia di raghji X per analizà cumu a geometria di l'inclusioni evoluzione cù a temperatura. "Capisce cumu l'acqua di mare si percola in u ghjacciu marinu hè una di e chjave per interpretà cumu u cambiamentu climaticu si svolgerà in l'ambiente marinu polare", spiega.
Scopre stu "interruttore on-off" hà aiutatu à i scientisti à capisce megliu i prucessi, cum'è a manera in chì i nutrienti chì alimentanu e cumunità d'alga chì vivenu in l'inclusioni di salamoia sò riforniti.
I studii di u prufessore Golden mostranu quantu facilmente u fluidu pò scorri à traversu u ghjacciu marinu, chì hà una microstruttura porosa di inclusioni di salamoia (in stampa). WF Weeks è A. Assur, CRREL (US Army Cold Regions Research and Engineering Lab) Report 269, 1969
A salmuera in u ghjacciu marinu affetta ancu a so firma di radar, chì affetta e misurazioni satellitari di parametri cum'è u gruixu di ghiaccio utilizatu per validà mudelli climatichi. Questi mudelli sò impurtanti perchè predicenu cambiamenti futuri à u nostru clima è sò usati da i capi di u mondu è i scientisti per vene cù strategie di mitigazione.
A varietà di ghiaccio presenta una sfida, ma a diversità trà circadori, prufessori è studienti crea l'ambiente perfettu per idee fresche. In i Stati Uniti, solu un quartu di i diplomi di duttore in matematica è informatica sò stati attribuiti à e donne in 2015, ma schemi cum'è l'Università di Utah. ACCESS U prugramma stanu nutriscenu e matematiche femine di talentu aiutendu à sbloccare opportunità cum'è mentoring è ricerca pratica. L'espedizioni in l'Articu ùn solu dà à i studienti una sperienza elevata, ma assicura chì i matematichi sò implicati in a ricerca è e soluzioni di punta, à fiancu à i scientisti è ingegneri di u clima.
Quandu ùn sò micca battendu i blizzards, u Dr Reimer è u Prof Golden travaglianu nantu à prughjetti di cullaburazione, interdisciplinari è co-tutore di i studienti femine in u prugramma cum'è parte di u prugramma ACCESS. Dopu avè rinfriscatu u cumpunente di matematica in 2018 per include u cambiamentu climaticu, u Prof Golden hà vistu quasi triplicatu u numeru di studenti ACCESS interessati à piglià una matematica o un piazzamentu di ricerca chè prima.
Rebecca Hardenbrook, chì hè unu di i studienti di PhD di u prufessore Golden, dice: "focu nantu à prublemi pressanti cum'è u cambiamentu climaticu attrae più di e persone chì vulemu in matematica, chì sò tutti, ma in particulare, donne, persone di culore, persone queer; qualcunu da un sfondate sottorappresentatu ".
Hardenbrook s'hè unitu à u prugramma ACCESS prima di u so primu annu cum'è un liceu, passendu l'estiu in un laboratoriu d'astrofisica, chì hà apertu l'ochji à a pussibilità di fà ricerca. "Hè statu veramente cambiatu a vita", dice ella, micca menu perchè hà decisu di seguità un PhD in matematica cù u Prof Golden dopu avè studiatu u trasportu termale attraversu u ghjacciu marinu cum'è un liceu.
Rebecca Hardenbrook insegna matematica à i studienti di l'Università di Utah in Salt Lake City.
Avà ispira i studienti più ghjovani nantu à u schema ACCESS cum'è assistente d'insignamentu, è ancu di mudificà stagni di fusione, chì sò piscine d'acqua nantu à u ghjacciu marinu Articu. Questi stagni ghjucanu un rolu decisivu in a determinazione di i tassi di fusione à longu andà di a coperta di ghiaccio marinu Articu assorbendu a radiazione solare invece di riflette. Cume crescenu è si uniscenu, passanu una transizione in a geometria frattale, creendu in modu efficace un mudellu senza fine chì pò esse modellatu da i matematichi.
Hardenbrook hè basatu annantu à una dicada di travagliu nantu à stagni di fusione da u Prof. Golden è studianti è circadori precedenti di l'università adattendu u mudellu Ising classicu, chì hè statu sviluppatu più di un seculu fà è spiega cumu i materiali ponu guadagnà o perde u magnetismu, per mudificà u funnu. geometria di stagnu. "Spergu di fà u mudellu per u ghjacciu di u mare più precisu fisicu in modu chì pò esse messu in mudelli climatichi globale per creà un approcciu più precisu di affruntà i stagni di fusione, chì anu un effettu sorprendente nantu à l'albedo di l'Articu", spiega.
I matematichi anu digià risoltu l'enigma di cumu definisce a larghezza di a zona di ghiacciu marini marginale ondulante, chì si estende da u core internu densu di ghiacciu à i frangi esterni, induve l'onda ponu rompe u ghjacciu flottante.
Court Strong, chì hè un scientist atmosfericu è unu di i culleghi di u prufissori Golden in l'Università di Utah, hà inspiratu da una fonte inusual: a corteccia cerebrale di u cervellu di un ratu. Hà capitu chì puderanu aduprà u stessu metudu matematicu per misurà a larghezza di a zona di ghiaccio marginale cum'è per misurà u gruixu di u cervellu bumpy di u roditore, chì hà ancu assai variazioni. Cù l'aiutu di stu mudellu simplificatu, a squadra hà sappiutu dimustrà chì a zona di ghiaccio marginale s'hè allargata di circa 40% à u tempu chì u nostru clima s'hè riscaldatu.
U schema di ACCESS di l'Università di Utah, cumpresa a so ricerca pratica, immerge i studienti in un ambiente interdisciplinariu induve a matematica face parte di una stampa più grande. Incuragisce a polinizazione incruciata, induve i metudi è l'idee da zoni apparentemente senza relazione di a scienza ponu esse aduprati per risolve i prublemi quandu a matematica sottostante hè essenzialmente a stessa.
"Quandu vi sò presentati cù una situazione inusual, avete bisognu di diversi tipi di menti per vede un prublema chjaramente è truvà soluzioni", dice u Prof Golden.
A perdita di u ghjacciu marinu vistu in l'Articu hè accaduta in pocu decennii è cuntinueghja à un ritmu alarmante.
"Avemu bisognu di tutti i boni cervelli è modi diffirenti di pensà chì pudemu avè, è avemu bisognu di elli rapidamente", dice.
Questu articulu hè statu rivedutu per l'Università di Utah, a National Science Foundation è l'Uffiziu di a Ricerca Navale da Elvis Bahati Orlendo, International Foundation for Science, Stoccolma è Dr Magdalena Stoeva, FIOMP, FIUPESM.
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