Ковдра Землі, що ізолює, виходить з ладу: теплопровідність морського льоду вища, ніж вважалося

В умовах кліматичної кризи, що нависла над планетою, вчені все частіше присвячують свої дослідження цій темі. Цього разу вони висувають нові ідеї про те, як тепло передається через морський лід, що є найважливішим фактором регулювання полярного клімату Землі, пише PHYS.org.

За словами провідного автора дослідження, старшого викладача прикладної математики в Університеті Маккуорі, доктора Ноа Кайцмана, у своїй роботі вони з колегами виявили ключову прогалину в сучасному моделюванні клімату. Команда також вважає, що їхня нова прикладна математична теорія дасть змогу поліпшити наше розуміння того, як морський лід впливає на кліматичну систему Землі. Вони також вважають, що це дасть змогу підвищити точність кліматичних прогнозів у майбутньому.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Відомо, що морський лід покриває близько 15% поверхні Світового океану в найхолоднішу пору року, коли він перебуває на своєму піку. По суті, морський лід є своєрідною ізолюючою ковдрою на океані, що розділяє його і земну атмосферу. Він також відповідає за передачу тепла між океаном і атмосферою, відбиваючи сонячне світло і стримуючи теплообмін.

Попередні дослідження вже показали, що в міру підвищення температури поверхні Світового океану наше розуміння поведінки морського льоду ставатиме дедалі важливішим для подальшого прогнозування зміни клімату. Саме тому у своїй роботі вчені сфокусувалися на теплопровідності морського льоду — критичному параметрі, що використовується в багатьох моделях глобального клімату Землі.

За словами доктора Кайцмана, основне упущення в тому, що рух рідкого розсолу всередині морського льоду не враховується в попередніх моделях, однак він може потенційно збільшити перенесення тепла морським льодом. Автори дослідження також вважають, що унікальна структура морського льоду, а також його чутлива залежність від температури й солоності означають, що його властивості, зокрема теплопровідність, складно виміряти та передбачити.

Морський лід робить цікавим його складна структура, оскільки він складається з льоду, бульбашок повітря і включень розсолу. Атмосфера над океаном стає дуже холодною і може досягати температури -30 градусів за Цельсієм, у той час, як води океану зберігають температуру в -2 градуси за Цельсієм. Це створює велику різницю температур, а вода замерзає зверху вниз.

Оскільки процес замерзання води відбувається швидко, вона виштовхує сіль, створюючи крижану матрицю з суто замерзлої води, що захоплює бульбашки повітря і кишені розсолу, оточені майже чистим льодом. Ці щільні включення розсолу важчі за прісну океанську воду, що призводить до конвективної течії всередині льоду, створюючи великі "труби", з яких витікає рідка сіль.

За словами Кайцмана, їхнє з колегами дослідження ґрунтується на попередніх роботах учених, які припускають, що течія рідини всередині морського льоду може підвищити його теплопровідність. Тепер учені нарешті знайшли математичний доказ цієї теорії.

Автори дослідження зазначають, що їхня математика виразно показує, що таке поліпшення слід очікувати, щойно почнеться конвективна течія всередині морського льоду. Модель команди також передбачає спосіб пов'язати теплові властивості морського льоду з його температурою та вмістом розсолу — це дає змогу порівняти теоретичні результати з вимірюваннями дослідників.

Зокрема, вченим вдалося створити інструмент, який потім можна буде використовувати у великомасштабних кліматичних моделях. Передбачається, що новий інструмент дасть змогу значно поліпшити ефективність кліматичних прогнозів учених.

Раніше Фокус писав про те, що майбутнє на Землі під загрозою: 20 із 35 показників придатності до життя на межі.