Georgia Tech araştırmacıları, buz tabakalarını eriten göllerin büyüklüğünü tahmin etmek için matematiksel bir formül geliştirdiler – derinliklerini ve açıklıklarını keşfetmek, buz tabakasının kendisinin topografyasıyla bağlantılıdır.
Ekip, mevcut iklim modellerine kolayca entegre edilebilen basit matematiksel denklemler geliştirmek için fizik, model simülasyonları ve uydu görüntülerinden yararlandı. İklim modellerini zaten geliştiren türünün ilk örneği.
“Melt gölleri buz tabakası stabilitesinde önemli bir rol oynar, ancak daha önce, maksimum boyutlarının Antarktika’da olmasını beklediğimiz konusunda herhangi bir kısıtlama yoktu,” diyor bir doktora da Danielle Grau. Dünya ve Atmosfer Bilimleri Okulu öğrencisi. Diyerek şöyle devam etti: “Gelecekte oynamasını bekleyebileceğimizi ölçme fikrinden ilgimi çekti.”
Fizik tabanlı parametrelendirmelerle Antarktika supraglacial eriyik göllerinin ortalama derinliğini ve alan fraksiyonunu tahmin etmek “makalesi, Doğa İletişimi.
Grau’ya ek olarak, araştırma ekibi Grau’nun danışmanı olan Dünya Okulu ve Atmosfer Bilimleri Profesörü Alexander Robel ve Azeez Hussain (Phys 2025) içerir.
Tahminleri, bu göllerin çoğunun bir metreden daha az olacağını ve buz tabakası yüzey alanının% 40’ına kadar uzanacağını göstermektedir.
Robel, “Birçok model buz tabakalarının yüzeyindeki göllerle ilgili herhangi bir veri içermiyorken, diğerleri buz çökene kadar büyüyen bu eriyik gölleri simüle ediyor.”
“Sonuçlarımız, gerçekliğin aralarında bir yerde olduğunu ve bu göllerin maksimum büyüklüğünün bu yeni denklemler kullanılarak tahmin edilebileceğini gösteriyor. Bu bize iklim modellerinde kullanmamız için gerçek, somut sayılar veriyor.”
Yaz projesinden uydu keşfine
Grau ilk olarak proje üzerinde lisans öğrencisi olarak çalışmaya başladı ve Dünya Okulu ve Atmosfer Bilimleri tarafından düzenlenen lisans programları için bir yaz araştırma deneyimleri için başvurdu.
Karasal göl araştırmasından esinlenen Grau ve Robel, çeşitli ölçeklerde yüzey pürüzlülüğü ile ilişkili bir mülk olan Antarktika buz tabakasının “öz-afinitesini” araştırdı. Örneğin, Badlands Milli Parkı gibi bir manzara, çok çeşitli boyutlarda tepeleri olan bir manzara, üç büyük volkanlı düz bir kırdan farklı bir öz-afiniteye sahip olacaktır.
Grau, “Önceki bir çalışma bu mülkü karasal göllerin ve göletlerin büyüklüğünü tahmin etmek için kullanmıştı ve Antarktika’daki supraglacial göller için benzer bir yaklaşım kullanıp kullanamayacağımızı merak ediyorduk.” Diyor. Diyerek şöyle devam etti: “Antarktika buz tabakasının da bu mülke sahip olduğunu tespit etmek, bu araştırmayı daha derinlemesine sürdürmenin ilk adımı oldu.”
Erimenin matematiği
Grau, soruşturmaya doktora derecesi olarak devam etti. Robel laboratuvarında öğrenci. Birlikte, eriyik suyunun buz yüzeyinde nasıl hareket ettiğini ve çeşitli topografilerde eriyik su birikimini ve hareketini taklit eden bir ‘buzul’ tasarladılar.
Grau, “Bir algoritma tasarladık ve GT Ice & Climate Group’un geçmişte kullandığı bir modele entegre ettik.”
“Bundan, göllerin binlerce senaryoda farklı yüzeylerde nasıl oluşacağını görebildik. Bu, kendiliğinden afiniteye dayalı göl derinliğini ve göl yüzey alanını tahmin edebilen matematiksel denklemlerin temeliydi.”
Sonuçlarını kontrol etmek için Grau, mevcut supraglacial gölleri ve yüzey topografisini ölçmek için Landsat uydu programından (Dünya yüzeyinin ayrıntılı fotoğrafçılığını yakalayan) uydu verilerini incelemek için Hussain’in yardımını aldı.
Robel, “Tahminlerimizin uydu görüntülerinde gördüğümüzle nasıl dizildiğini görmek heyecan vericiydi.” “Bu, çözümümüzün iklim modellerinin supraglacial gölleri gerçekçi bir şekilde dahil etmesi için somut bir yol olduğunu gösteriyor.”
Grau, NASA Jet Propulsion Laboratory ve Dartmouth College tarafından geliştirilen bir buz tabakası modeline ek olarak NASA tarafından kullanılan bir atmosferik modele dahil etmek için zaten ekibin denklemlerini dahil etmek için çalışıyor.
“Karmaşık modelleri ve uydu verilerini basit öngörücü denklemlere dönüştürerek, iklim modellerine geleceği görmek için yeni bir lens veriyoruz” diyor.
“Bu bulmacanın küçük bir parçası, ama buz tabakalarının ısınan bir dünyaya nasıl tepki verdiğini anlamamıza yardımcı olan bir parçası.”
