Colorado állam kutatója reméli, hogy a matematikusok segíthetnek megoldani azokat a problémákat, amelyeket a víz okoz a légkör matematikai modelljeiben

Colorado állam kutatója reméli, hogy a matematikusok segíthetnek megoldani azokat a problémákat, amelyeket a víz okoz a légkör matematikai modelljeiben
Colorado állam kutatója reméli, hogy a matematikusok segíthetnek megoldani azokat a problémákat, amelyeket a víz okoz a légkör matematikai modelljeiben
Anonim

A globális vízkeringést utánozni próbáló matematikai modellek problémája maga a víz, és a Colorado State University légkörtudományi professzora segítséget kér a kihíváshoz.

A vízgőz és a felhők döntő szerepet játszanak a Föld hidrológiai körforgásának légköri ágában, de pusztítást is játszanak a folyamat számítógépes matematikai modellekkel történő leírására tett kísérletekben.David Randall, Colorado állam, csatlakozott az American Association for the Advancement of Science éves találkozójához, február 20-án Washingtonban, hogy beszéljen a problémákról és megoldásokat keressen.

Prezentációban 15-18 óráig. négy másik geofizikus tudóssal együtt Randall nem mutatott be új, kutatáson alapuló információkat az elsősorban alkalmazott matematikusokból álló közönségnek. Ehelyett néhány egyszerű információt közölt a légkörben lévő vízgőzről és felhőkről, és felvázolt néhány nehézséget, amellyel az úgynevezett globális légköri modellek találkoztak.

Megjegyzései és kérdései, amelyeket a közönségtől remélt felvetnek, új megközelítést indíthatnak el a modellezési nehézségekben – mondta. Randall az eseményt a nagy matematikus, John von Neumann és a népszerű televíziós időjós, Willard Scot összejöveteléhez hasonlította, hogy megvitassák a vízgőzt, a felhőket és azok számszerű ábrázolását.

"Ez egy nagyon-nagyon zavaros probléma, több okból is" - mondta Randall. "Például a víz nagyon csomós. Van egy pár kilométeres nedves folt (a légkörben), majd egy száraz, majd egy másik nedves folt, és így tovább.

"A levegő mozgása a felhők közelében különösen bonyolult" - mondta. "Amint a levegő belép egy felhőbe, annak mozgása turbulenssé válik, és ez is igazi probléma okozója a matematikai modellezésnek."

A tudósok tudják, hogy a víz elpárolog az óceánokról és a szárazföldről, és az átlagos nyolc-kilenc nap során többször is fázist válthat (pl. vízből gőzzé válhat vízzé, jéggé változhat) a levegőben marad, mielőtt esőként vagy hóként kicsapódik.. A víz kulcsfontosságú az energiafelvételben és -átvitelben. Egy kilogramm víz elpárologtatása körülbelül ugyanannyi energiát igényel, mint 25 000 100 wattos izzó egy másodpercig tartó elégetése.

Eközben a víz felhőkké kondenzálódik, felmelegítve a légkört. Randall szerint különösen a zivatarok mozgatják a vizet és az energiát a troposzférában, a Föld felszíne feletti 5-10 mérföldnyi levegőben, ahol az időjárás uralkodik.

"A zivatarok 30 perc alatt képesek levegőt szállítani a troposzféra tetejére" - mondta. "A zivatar olyan, mint egy gyorslift, és a zivatarok óriási hatással vannak az energiaáramlásra a légkörben."

Eközben a sugárzás – a napfény és a földről visszaverődő infravörös hullámhosszak – kölcsönhatásba lép a felhőkkel és a vízgőzzel. A felhők visszaverik a napsütést az űrbe, lehűtve a bolygót, de az infravörös csapdába ejtésével a felhők felmelegíthetik a bolygót.

Ezek a viszonylag egyszerű légköri jelenségek megnehezítik a modellezést, olyannyira, hogy a globális légköri modellekben használt bizonyos fontos matematikai módszereket törölték. Randall, aki élvezi munkájának matematikáját, reméli, hogy az atmoszférikus tudósok és az alkalmazott matematikusok cseréje mindkét oldalon új, gyümölcsöző ötleteket fog ösztönözni.

"A víz egy rémálom" - mondta. "A légkörtudományi közösségen belül vannak közöttünk, akik hajlamosak matematikailag, és vannak, akik nem, sőt, a legtöbben hajlamosak a modellezésre, menekülnek a víz okozta bonyodalmak elől. Matematikailag ez egy piszkos rendetlenség, de néhányan szeretjük, mert sokkal érdekesebbé teszi a légkör megértésének problémáját."

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Az őskémiai érzékelő fejlődése, a nocicepció, kiszagolva
Olvass tovább

Az őskémiai érzékelő fejlődése, a nocicepció, kiszagolva

Amikor megfullad a csípős cigarettafüsttől, úgy érzi, mintha felégne egy falat wasabi-csipkés sushitól, vagy sírna, miközben nyers hagymát és fokhagymát vág, válaszát egy eredeti kémiai érzékelő váltja ki mintegy 500 millió éves állatfejlődés – számoltak be a Brandeis Egyetem tudósai a Nature március 18-i tanulmányában.

A gombák gyorsan változhatnak, továbbadhatják a fertőző képességet
Olvass tovább

A gombák gyorsan változhatnak, továbbadhatják a fertőző képességet

A gombák jelentős potenciállal rendelkeznek a „horizontális” génátvitelben, egy új tanulmány kimutatta, hasonlóan azokhoz a mechanizmusokhoz, amelyek lehetővé teszik a baktériumok ilyen gyors fejlődését, rezisztenssé válnak az antibiotikumokkal szemben, és más súlyos problémákat okoznak.

Marine Mr. Mom: A hím csőhalak szülnek, de némelyik döglött apa, a tanulmány szerint
Olvass tovább

Marine Mr. Mom: A hím csőhalak szülnek, de némelyik döglött apa, a tanulmány szerint

A hím csőhalak és csikóhal-unokatestvéreik az egyetlen hím, amely ténylegesen vemhes lesz és megszül, de a pipahalak valószínűleg soha nem nyerik el az Év Atyja díjat – az utódokhoz való hozzáállásuk a teljes szeretettől a teljes elhanyagolásig terjedhet, a Texas A&M Egyetem kutatóinak új eredményei szerint.