Deze ene simpele wiskundige truc kan nauwkeurig de vorm en smelteffecten voorspellen van vijvers op Arctisch zee-ijs, volgens nieuw onderzoek door wetenschappers van UChicago.

De studie, gepubliceerd op 4 april in Fysieke beoordelingsbrieven door onderzoekers van UChicago en MIT, zou klimaatwetenschappers moeten helpen om modellen van klimaatverandering te verbeteren en misschien een kloof te dichten tussen wetenschappelijke voorspellingen en waarnemingen van het afgelopen decennium, ze zeiden.

Elke winter, een deel van de oceaan bevriest tot ijs. Een groot deel van het Arctische ecosysteem - van ijsberen tot algen - draait om dit zee-ijs. Het heeft ook een aanzienlijke impact op het wereldwijde klimaat; het kan warmte terug naar de ruimte reflecteren, zodat de aarde het niet absorbeert, en het is een belangrijke speler in de oceaancirculatie.

"Maar de zee-ijsbedekking is aan het krimpen, en aanzienlijk sneller dan onze modellen voorspellen, " zei Predrag Popović, een afgestudeerde UChicago-student en eerste auteur van het papier. "Dus we zijn op zoek naar waar de discrepantie zou kunnen zijn."

Een mogelijkheid zijn smeltvijvers. Als de zon schijnt en het ijs smelt, Boven op het ijs vormen zich vijvers met water. Deze vijvers absorberen extra zonlicht, omdat ze donkerder zijn dan ijs, waardoor de rest van het ijs sneller smelt. Hun grootte en vorm beïnvloeden ook hoe ijs breekt, en hoeveel licht er komt bij organismen die onder het ijs leven.

Popović, samen met Prof. Mary Silber en Assoc. Prof. Dorian Abt van de Universiteit van Chicago, vroeg zich af of er een betere manier was om deze vijvers statistisch te modelleren. Hun "leegte" methode begint met het maken van een reeks willekeurige cirkels, waardoor ze elkaar overlappen en de holtes tussen de cirkels als smeltvijvers beschouwen.

Dit blijkt behoorlijk effectief te zijn om te schatten hoe echte smeltvijvers zich vormen en zich gedragen, die ze vonden door ze te vergelijken met luchtfoto's van smeltingen genomen in 1998 en 2005.

Eenvoudigere wiskunde is vooral nuttig voor wetenschappers die wereldwijde klimaatmodellen proberen te bouwen, die al enorm ingewikkeld en rekenkundig duur zijn.

"Je kunt vergelijkbare kenmerken krijgen met andere wiskundige methoden, maar het lege model is veel eenvoudiger en net zo nauwkeurig, "Zei Abt. "Het kennen van deze eenvoudige techniek die vijvers nauwkeurig kan beschrijven, zou onze voorspellingen kunnen verbeteren van hoe zee-ijs zal reageren als het Noordpoolgebied blijft opwarmen."

"Het stelt echt een doel voor het begrijpen van zee-ijs, ’ voegde Silber eraan toe.