При температуре до нуля и ниже морская вода замерзает быстрее при наличии ветра или подводного течения. Это выяснили специалисты лабораторий многомасштабного математического моделирования и физики климата и окружающей среды УрФУ. Они составили математическую модель и рассчитали условия для процесса замерзания морской воды. Описание модели и выводы по ней опубликованы в The European Physical Journal.
«Оказалось, что при температуре около нуля и ниже даже небольшой ветерок влияет на скорость образования льда. Дело в том, что ветер, так же, как и подводное течение, вносит флуктуации (скачки) в температуру, а это, в свою очередь, приводит к ускорению образования кристалликов льда. Иными словами, с ветром или подводным течением лед намерзает быстрее, слой льда становится толще. Да, он более рыхлый, не такой плотный, но скорость образования увеличивается», — поясняет соавтор исследования, ведущий научный сотрудник лаборатории многомасштабного математического моделирования УрФУ Евгения Маковеева.
Происходит это при любой температуре, пригодной для кристаллизации, добавляет ученый. Усиливают влияние температуры внешние шумы — ветер и подводное течение — которые «приносят» разные температуры.
«С одной стороны, погода стала более суровая, скачкообразная, что ли. Сложная ситуация и с ветрами, и с течениями. Можно сказать, что это приводит к нарастанию льда. Но с другой стороны, будет неверно сказать, что из-за участившихся ветров и подводных течений ледники начнут восстанавливаться. Во-первых, внешние шумы — лишь одна из составляющих сложного процесса. И, во-вторых, температура атмосферы должна быть ниже нуля для замерзания воды», — говорит Евгения Маковеева.
Тем не менее, полученные учеными данные помогут прогнозировать изменения ледников мирового океана, что крайне важно в условиях потепления климата.
На следующем этапе матмоделирования физики планируют рассчитать, как образуется «ложное дно» ледников. Это еще один процесс образования морского льда, во время которого лед намерзает снизу. Таким образом может прирастать до 50 % льда.
«“Ложное дно” образуется за счет инверсии плотности. Оно возникает в весенне-летний период, когда лед становится рыхлый, через него талая вода проникает в подледовое пространство, и образуется слой пресной воды. А ниже — слой соленой воды. И в том месте, где слои стыкуются, рождаются кристаллики, образуется корочка льда», — объясняет Евгения Маковеева.
Отметим, исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрануки России в рамках проекта «Наука и университеты» (FEUZ-2021-0014).
Справка
Таяние ледников — одно из последствий глобального потепления климата. По данным доклада Национального управления по исследованию океанов и атмосферы США, глобальная средняя температура с января по сентябрь 2021 года составляла примерно 1,08 ±0,13 °C, что выше среднедоиндустриального уровня 1850-1900 годов. По данным последнего отчета ООН по климату, темпы глобального потепления увеличились за последние несколько лет. Средняя температура Земли повысится на 1,5 °C к 2030 году, — это на 10 лет раньше, чем в предыдущем прогнозе. Кроме того, увеличилось количество и тяжесть чрезвычайных природных явлений — от наводнений до аномальной жары. Из-за потепления ежедневно тает большое количество ледников, что чревато ураганами, наводнениями, затоплением городов, спадом сельского хозяйства и другими экономическими убытками. Таяние ледников не только поднимает уровень мирового океана, но и меняет циркуляцию в океане и атмосфере.
УрФУ — один из ведущих вузов России, расположен в Екатеринбурге. Участник проекта по созданию кампусов мирового уровня — части национального проекта «Наука и университеты», реализуемого Минобрнауки России. Университет — участник государственной программы поддержки российских вузов «Приоритет-2030», выступает инициатором создания и выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня «Передовые производственные технологии и материалы».
УрФУ оперативный — в телеграм.