Учёные выяснили, что столкновения льдин могут объяснять особенности движения арктического морского льда, которые не удаётся описать только воздействием ветра. К такому выводу пришли исследователи Калифорнийского университета в Риверсайде (UCR). Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Арктический лёд состоит не из единого сплошного покрова, а из отдельных массивов — льдин, или флоу, размером от нескольких метров до нескольких километров. Ветер перемещает их по поверхности океана и постепенно раздвигает, однако наблюдения показывают, что фактическая скорость движения и распространения льда часто отличается от расчётов, основанных только на ветре. Среди возможных причин ранее рассматривались особенности воздушных потоков, океанские вихри и трещины во льду.
Авторы исследования предположили, что ключевую роль играют постоянные удары соседних льдин друг о друга. «Если в одном месте собирается много льдин и дует ветер, они сталкиваются и передают энергию соседям. Мы показали, что для объяснения этих наблюдений нужен только этот фактор», — заявил доцент кафедры машиностроения UCR Бхаргав Раллабанди. Работу возглавили бывший студент UCR, а ныне сотрудник Университета Южной Калифорнии Брайан Шадди, специалист по материаловедению Алекс Грини и Раллабанди.
Для проверки гипотезы исследователи создали компьютерную модель, в которой движение льдин сравнивается с перемещением зёрен в силосе. При этом учитывались воздействие турбулентного ветра, сопротивление океанской воды и повторяющиеся столкновения между ледяными массивами. Затем расчёты сопоставили с реальными данными из Фрамова пролива между Гренландией и норвежским архипелагом Шпицберген, через который большие объёмы арктического льда направляются в Атлантический океан.
Модель использовала измеренные параметры ветра и льда в регионе, а также один дополнительный показатель, почти не повлиявший на общий результат. Она воспроизвела сразу три ранее труднообъяснимых особенности: скорость распространения ледяного покрова, диапазон скоростей отдельных льдин и изменения характера движения на интервалах от нескольких часов до нескольких дней. По данным ScienceDaily, плотная упаковка льдин усиливает этот эффект: они сталкиваются чаще, чем меняется ветер, теряют часть полученной от него энергии и не успевают пройти большое расстояние до следующего удара.
Исследователи считают, что такой подход может помочь совершенствовать прогнозы переноса морского льда и климатические модели. На частоту столкновений влияют площадь океана, покрытая льдом, и размеры отдельных льдин, а сами столкновения определяют, насколько быстро ледяное поле способно расходиться. Модель не устанавливает, как именно потепление изменит дальнейшее положение арктического льда, но может помочь изучить, смогут ли льдины легче расходиться и попадать в более тёплые воды, где они будут быстрее таять. Аналогичные принципы, по словам авторов, могут применяться к лавинам, оползням, материаловедению и чернилам с частицами для 3D-печати: «Модель не ограничивается льдом. Ей нужен лишь непредсказуемый источник силы и объекты, которые сталкиваются во время движения», — сказал Раллабанди.
Читайте также: