Het noordpoolgebied smelt sneller dan we dachten. In feite, De omvang van het poolijs bevindt zich op een laagterecord. Wanneer dat gebeurt - wanneer een natuurlijk systeem zich anders gedraagt ​​dan wetenschappers verwachten - is het tijd om nog eens te kijken naar hoe we het systeem begrijpen. De wiskundige Ken Golden van de Universiteit van Utah en atmosferisch wetenschapper Court Strong bestuderen de patronen gevormd door vijvers met smeltend water bovenop het ijs. De vijvers zijn donker, terwijl het ijs helder is, wat betekent dat hoe groter de vijvers, hoe donkerder het oppervlak en hoe meer zonne-energie het absorbeert.

Dus, het is meer dan een beetje belangrijk om te weten hoe de reflectie van het ijs, ook wel genoemd albedo , verandert. Dat is een belangrijk onderdeel voor het begrijpen van de balans tussen zonne-energie die binnenkomt en energie die wordt weerspiegeld uit het noordpoolgebied. Eerder werk toonde aan dat de aanwezigheid of afwezigheid van smeltvijvers in wereldwijde klimaatmodellen een dramatisch effect kan hebben op langetermijnvoorspellingen van het Arctische zee-ijsvolume.

Om de groei van de smeltvijvers te modelleren, Gouden, Strong en hun collega's hebben een bijna 100 jaar oud natuurkundig model aangepast, het Ising-model genoemd, dat verklaart hoe een materiaal magnetisme kan winnen of verliezen door rekening te houden met hoe atomen met elkaar en met een aangelegd magnetisch veld omgaan. In hun model ze vervingen de eigenschap van de magnetische spin van een atoom (omhoog of omlaag) door de eigenschap van bevroren (wit) of gesmolten (blauw) zee-ijs.

"Het model legt het essentiële mechanisme vast van patroonvorming van Arctische smeltvijvers, " schrijven de onderzoekers, en repliceert belangrijke kenmerken van de variatie in vijvergrootte en geometrie. Dit werk is het eerste dat rekening houdt met de basisfysica van smeltvijvers en om realistische patronen te produceren die nauwkeurig aantonen hoe smeltwater wordt verdeeld over het zee-ijsoppervlak. De geometrie van de smeltwaterpatronen bepaalt zowel het zeeijs albedo als de hoeveelheid licht die het ijs binnendringt, die een aanzienlijke invloed heeft op de ecologie van de bovenste oceaan.

Helaas, een model als dit kan het smelten van het ijs niet tegenhouden. Maar het kan ons helpen betere schattingen te maken van hoe snel Arctisch ijs of permafrost aan het verdwijnen is - en betere klimaatmodellen helpen ons voor te bereiden op de warmere toekomst die voor ons ligt.