Jo kinne ferwachtsje dat sa'n nagelbitende anekdoate komt fan in ûntdekkingsreizger, mar Dr Reimer is wiskundige en lektor oan 'e Universiteit fan Utah, en ek diel útmeitsje fan in mienskip dy't gesellige klaslokalen ferruile hat foar guon fan' e meast ûnherbergbere woastenijen fan 'e ierde , yn in bod om sifers te brûken om globale opwaarming te begripen.
Mei har aventoeren kinne se de prosessen út 'e earste hân observearje dy't feroaring yn' e poalregio's driuwen en har wiskundige teoryen fan seeiis en har rol as in kritysk komponint yn it klimaatsysteem fan 'e ierde validearje.
De dikte en omfang fan seeiis yn 'e Arktyske is fluch ôfnommen sûnt satellytmjittingen foar it earst nommen waarden yn 1979.
Seeiis is de kuolkast fan 'e ierde, en reflektearret sinneljocht werom yn 'e romte. De bliuwende oanwêzigens dêrfan is wichtich foar de takomst fan ús planeet, om't, as mear iis smelt, mear tsjuster wetter bleatsteld wurdt dat mear sinneljocht absorbearret. Dit sinne-ferwaarme wetter smelt mear iis yn in selsfersterkende syklus neamd iis albedo feedback.
Wylst de delgong fan seeiis faaks ien fan 'e meast sichtbere grutskalige feroarings is ferbûn mei planetêre opwaarming op it ierdoerflak, is it analysearjen, modellerjen en foarsizzen fan har gedrach en it antwurd fan it poalsysteem dat it stipet ongelooflijk lestich, mar wiskundigen kinne helpe.
Kenneth Golden, in ûnderskate heechlearaar wiskunde en adjunct heechlearaar biomedyske yngenieur oan 'e Universiteit fan Utah, hat mear dan 30 jier in unyk seeiisprogramma boud. De kombinaasje fan wiskundeûndersyk, klimaatmodellering en spannende fjildekspedysjes hat studinten en postdoktorale ûndersikers oanlutsen, wêrûnder Dr Reimer, dy't har rjochtsje op it brûken fan dit soarte wittenskip om te helpen de driuwende útdagings fan in rap feroarjend klimaat oan te pakken.
Dr Reimer hat ûndersocht hoe't iisbearen en seehûnen reagearje op feroaringen yn har beferzen omjouwing. Wylst se wiskundige modellen brûkte om de ynteraksjes tusken dizze skepsels en har habitat te begripen, naam se ek mjittingen en samples fan bearen yn 'e Arktyske, wat wie wat se nea ferwachte te dwaan as wiskundige. “Se sliepe net hielendal as se rêstich binne; se binne groggy”, leit se út. "Ien fan harren freaked my, om't it like dat it op in stuit wekker koe."
Dr Reimer nimt mjittingen fan in sedearre iisbear yn 'e Arktyske.
Har krimpende habitat betsjut dat iisbearen op tinne iis rinne, mar it wurdt hope dat stúdzjes lykas Dr Reimer's saakkundigen sille helpe te begripen hoe't se de majestueuze rôfdieren kinne beskermje.
Lykwols, it is de "mind-blowing" mikroskopyske wrâld fan baktearjes en algen dy't libje yn sâlt wetter bûsen binnen it see-iis dy't no entûsjast. Dizze biologyske mienskip en har habitat wurde beynfloede troch feroaringen yn temperatuer, salinity en ljocht, wêrtroch't it dreech is om krekt te modellearjen. Yn har hjoeddeistige wurk konstruearret Dr Reimer modellen om te begripen hoe't dizze faktoaren ynteraksje om biologyske aktiviteit binnen it iis te bepalen. "Begryp hoe't prosessen op dizze lytse skalen bydrage oan patroanen op makronivo is kritysk foar it modellearjen fan de ynfloed fan in waarm klimaat op polêre marine-ekology," ferklearret se.
It is de útdaging om te begripen hoe't de mikroskopyske struktuer fan seeiis ynfloed hat op it gedrach fan massive iisgebieten dy't prof Golden ynteressearje. Hy hat de poalregio's fan 'e ierde 18 kear besocht, en hat de westewyn, bekend as de "Roaring Forties" trotsearre om Antarktika per skip te berikken en smel foar te kommen dat hy yn iiskâlde wetters dûke by it mjitten fan seeiis. "Ien kear waard ik besocht troch in massale walfisk sa'n acht fuotten fuort, dy't maklik de tinne floed dêr't ik op siet koe brekke mei in tafallige slach fan syn sturt," seit er.
Prof Golden ûndersiket de mikrostruktuer fan seeiis om te berekkenjen hoe maklik floeistof der trochhinne streame kin. "Seeiis is sâlt. It hat in poreuze mikrostruktuer fan pekelynklusjes dy't hiel oars is fan swietwetteriis, "seit er.
Prof Golden hat ynterdissiplinêre teams laat om de krityske temperatuer te foarsizzen wêrby't de pekelynklúzjes ferbine, sadat floeistof troch seeiis kin streame, en om de earste röntgentomografyske technyk te ûntwikkeljen om te analysearjen hoe't de mjitkunde fan 'e ynklúzjes evoluearret mei temperatuer. "Begryp hoe't seewetter troch seeiis perkolearret, is ien fan 'e kaaien om te ynterpretearjen hoe't klimaatferoaring sil spylje yn 'e polêre marine-omjouwing," leit hy út.
It ûntdekken fan dizze "oan-út-skeakel" hat wittenskippers holpen om prosessen better te begripen, lykas hoe fiedingsstoffen dy't algenmienskippen libje yn 'e pekelynklusjes wurde oanfolle.
Professor Golden stúdzjes litte sjen hoe maklik floeistof kin streame troch see iis, dat hat in poreuze mikrostruktuer fan pekel inclusions (foto). WF Weeks en A. Assur, CRREL (US Army Cold Regions Research and Engineering Lab) Rapport 269, 1969
De pekel yn seeiis hat ek ynfloed op syn radar-hantekening, dy't ynfloed hat op satellytmjittingen fan parameters lykas iisdikte dy't brûkt wurde om klimaatmodellen te falidearjen. Dizze modellen binne wichtich om't se takomstige feroaringen yn ús klimaat foarsizze en wurde brûkt troch wrâldlieders en wittenskippers om mei mitigaasjestrategyen te kommen.
It ferskaat oan iis is in útdaging, mar ferskaat ûnder ûndersikers, leararen en studinten skept de perfekte omjouwing foar frisse ideeën. Yn 'e FS waard mar in kwart fan' e doktoraalgraden yn wiskunde en kompjûterwittenskippen takend oan froulju yn 2015, mar regelingen lykas de Universiteit fan Utah's TAGONG programma koesterje talintfolle froulike wiskundigen troch har te helpen kânsen te ûntsluten lykas mentoring en praktysk ûndersyk. Ekspedysjes nei de Arktyske jouwe studinten net allinich in ferhege ûnderfining, mar soargje derfoar dat wiskundigen belutsen binne by nijsgjirrich ûndersyk en oplossingen, neist klimaatwittenskippers en yngenieurs.
As se gjin blizzards fjochtsje, wurkje Dr Reimer en Prof Golden oan gearwurkjende, ynterdissiplinêre projekten en co-mentor froulike undergraduate studinten as ûnderdiel fan it ACCESS-programma. Nei it ferfarskjen fan de wiskundekomponint yn 2018 om klimaatferoaring op te nimmen, hat Prof Golden sjoen dat it oantal ACCESS-studinten rûchwei trijedûbeld is yn it nimmen fan in wiskunde-haad of ûndersyksplak as earder.
Rebecca Hardenbrook, ien fan 'e PhD-studinten fan Professor Golden, seit: "Fossearje op urgente problemen lykas klimaatferoaring lûkt mear fan 'e minsken dy't wy wolle nei de wiskunde, dat is elkenien, mar benammen froulju, minsken fan kleur, queer minsken; elkenien fan in ûnderfertsjintwurdige eftergrûn."
Hardenbrook die mei oan it ACCESS-programma foar har earste jier as undergraduate, en brocht de simmer troch yn in astrofysika-laboratoarium, wat har eagen iepene foar de mooglikheid om ûndersyk te dwaan. "It wie echt libben feroarjend," seit se, net yn it minst om't se fierder besleat om in PhD yn de wiskunde te folgjen by Prof Golden nei't se as undergraduate termysk ferfier troch seeiis studearre.
Rebecca Hardenbrook leart wiskunde oan studinten oan 'e Universiteit fan Utah yn Salt Lake City.
Se ynspirearret no jongere studinten op it ACCESS-skema as learassistint, en ek modelleart se smeltfivers, dy't wetterpoelen binne op it Arktyske seeiis. Dizze fivers spylje in beslissende rol by it bepalen fan 'e lange-termyn smeltsnelheden fan 'e Arktyske see-iisbedekking troch sinnestrieling te absorbearjen ynstee fan it te reflektearjen. As se groeie en gearwurkje, ûndergeane se in oergong yn fraktale mjitkunde, en kreëarje effektyf in nea einigjend patroan dat kin wurde modeleare troch wiskundigen.
Hardenbrook bout op in desennium fan wurk oan smeltfivers troch Prof Golden en eardere studinten en ûndersikers oan 'e universiteit troch it oanpassen fan it klassike Ising-model, dat mear as in ieu lyn ûntwikkele is en ferklearret hoe't materialen magnetisme kinne krije of ferlieze, om smelten te modellearjen. pond geometry. "Ik hoopje it model foar seeiis fysyk krekter te meitsjen, sadat it yn globale klimaatmodellen pleatst wurde kin om in krekter oanpak te meitsjen foar it oanpakken fan smeltfivers, dy't in ferrassend effekt hawwe op 'e albedo fan' e Arktyske," ferklearret se.
Wiskundigen hawwe it riedsel al oplost oer hoe't de breedte fan 'e golvende marzjinale seeiisône definiearje moat, dy't rint fan' e tichte binnenkearn fan pakiis oant de bûtenrâne, wêr't weagen it driuwende iis brekke kinne.
Court Strong, dy't in atmosfearyske wittenskipper is en ien fan 'e kollega's fan prof Golden oan 'e Universiteit fan Utah, luts ynspiraasje út in ûngewoane boarne: de cerebrale cortex fan it harsens fan in rat. Hy realisearre dat se deselde wiskundige metoade kinne brûke om de breedte fan 'e marzjinale iissône te mjitten as se dogge foar it mjitten fan' e dikte fan 'e hobbelige harsens fan' e knaagdieren, dy't ek in protte fariaasje hat. Mei help fan dit ferienfâldige model koe it team sjen litte dat de marginale iissône mei sawat 40% ferbrede is as ús klimaat is opwaarme.
It ACCESS-skema fan 'e universiteit fan Utah, ynklusyf har praktysk ûndersyk, dompelet studinten yn in ynterdissiplinêre omjouwing wêr't wiskunde diel útmakket fan in grutter byld. It stimulearret krúsbestuiving, wêrby't metoaden en ideeën út skynber net-relatearre gebieten fan wittenskip kinne wurde brûkt om problemen op te lossen as de ûnderlizzende wiskunde yn wêzen itselde is.
"As jo foar in ûngewoane situaasje wurde presintearre, hawwe jo ferskate soarten geasten nedich om in probleem dúdlik te sjen en mei oplossingen te kommen," seit prof Golden.
It ferlies fan seeiis sjoen yn 'e Arktyske is bard oer mar in pear desennia en giet troch yn in alarmearjend tempo.
"Wy hawwe alle goede harsens en ferskillende manieren fan tinken nedich dy't wy kinne krije, en wy hawwe se rap nedich," seit er.
Dit artikel is hifke foar de Universiteit fan Utah, National Science Foundation en Office of Naval Research troch Elvis Bahati Orlendo, International Foundation for Science, Stockholm en Dr Magdalena Stoeva, FIOMP, FIUPESM.
Lês mear oer Untskoattelje wittenskip 
Lês mear oer Doch mei oan it 5e Ynternasjonale Poaljier 
Lês mear oer Oprop foar biedingen foar it IPY-5 Ynternasjonaal Koördinaasjekantoar | deadline: 6 febrewaris Lês mear oer Oprop foar IPY-5 Nasjonale Kommisjes 