<p>指南者留学全国统一咨询热线：<a href="tel:4001831832" style="color:#1677ff; text-decoration:none;">400-183-1832</a>，全国各地区、各分公司联系方式均为此号码。</p><p>凯蒂利用理论建模和实验分析来评估&ldquo;冰火山&rdquo;对其环境的可行性和敏感性，目前由于气候变化，北极夏季海冰正在以惊人的速度减少。</p> <p>&nbsp;</p> <p>科学家们说，如果目前冰的减少速度持续下去，未来十年，北极将出现一个没有冰的夏天。</p> <p>&nbsp;</p> <p>北极海冰有许多好处，例如:</p> <p>&nbsp;</p> <p>抑制永冻层融化释放甲烷</p> <p><br />增加入射太阳辐射被反射的比例</p> <p>维持调节北半球天气模式的全球洋流</p> <p><br />为极地野生动物提供栖息地。</p> <p><br />这种方法包括将海水泵过一个漂浮的圆锥形浮标，然后海水在寒冷的北极大气中冻结，形成一个越来越大的圆锥形冰。当冰堆积时，有槽的管道可以让水被泵到更高的地方。科学家说，一旦达到3米的高度，新形成的冰很可能会在夏季融化季节中幸存下来，成为有价值的&ldquo;多年冰&rdquo;，至少会在两个夏季融化期间幸存下来。这是一个理想的结果:更厚、更强的常年冰出现在夏季，全年都有好处。该项目名为&ldquo;冰层增厚-气候修复&rdquo;，研究了使用&ldquo;冰火山&rdquo;方法在冬季增加北极海冰的产量。</p> <p>&nbsp;</p> <p>凯蒂开发了一个简化的二维模型，用来预测&ldquo;冰火山&rdquo;在冰点温度下的淡水和高于冰点温度下的淡水的行为。接下来是实验分析，使用一个映射到二维模型的狭窄通道。实验是在一个温度为-18&deg;C的步入式冰箱中进行的。不同温度和盐度的水(淡水和北极海水盐度的水)被泵过通道，穿过一层冰冷的&ldquo;原始冰&rdquo;，让其结冰或融化。然后计算得到的冰厚度的变化。</p> <p>&nbsp;</p> <p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1669102042316/1669102042316.jpg" width="590" height="288" /></p> <p>&ldquo;冰火山&rdquo;示意图。海水从下面被泵到一个漂浮的浮标上，然后在那里凝结成一个锥形的&ldquo;火山&rdquo;。当冰堆积时，有槽的管道可以让水被泵到更高的地方。垂直尺度被夸大了。图片来源:Katy Cartlidge。</p> <p>&nbsp;</p> <p>从理论和实验上看，对于处于冰点温度的水来说，结果是很有希望的:沿着海峡，冰很容易均匀地形成，这表明&ldquo;冰火山&rdquo;可以成功而均匀地形成。淡水和咸水的实验积冰量都超过了理论预测，这可能是由于模型中忽略了来自空气的热通量。</p> <p>&nbsp;</p> <p>然而，对于高于冰点温度的水，结果就不那么令人鼓舞了。人们发现，这导致了入口附近冰的大量流失，即使是比冰点温度高几度的水，尽管在水道的下游仍然会产生冰。在&ldquo;冰火山&rdquo;的背景下，这暗示着管道周围的冰区域可能在几个小时内完全被侵蚀，形成一个&ldquo;冰甜甜圈&rdquo;，除非水的温度在其结冰温度的非常窄的范围内。</p> <p>&nbsp;</p> <p>凯蒂说:&ldquo;这种可接受的水温范围太窄，带来了可操作性问题。&rdquo;&ldquo;在特定温度下，一座&lsquo;冰火山&rsquo;融化的冰甚至可能比它产生的冰还要多，这使它完全不可行，而且适得其反。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1669102065095/1669102065095.jpg" width="590" height="288" /></p> <p>指水在冰的融化温度以上进入的情况。冰在管道周围被侵蚀，形成一个甜甜圈的形状。图片来源:Katy Cartlidge。</p> <p>&nbsp;</p> <p>凯蒂说:&ldquo;这对冰火山来说是有益的，因为如果冰融化的温度高于水结冰的温度，水可能高于冰点温度，但仍然不能融化冰，增加了可操作的温度范围。&rdquo;&ldquo;然而，如果海水足够温暖，它仍然会导致上述灾难性的冰损失，使冰火山失效。&rdquo;实验分析也扩展到盐水中，发现有一些显著的差异，包括融化温度高于盐水本身的冻结温度。盐的存在改变了水的热性质。</p> <p>&nbsp;</p> <p>对于这一主题的进一步研究，Katy的建议包括:</p> <p>&nbsp;</p> <p>建立了三维锥体和盐水的理论模型</p> <p><br />通过考虑从水到大气的对流、辐射和蒸发，并去除半无限冰的假设，在长时间尺度上提高模型的准确性<br />详细调查波纹和/或溪流的形成，并确定它们对结冰的影响</p> <p><br />继续用盐水进行实验分析，最好是使用一个锥，时间跨度更长</p> <p><br />考虑到一座&ldquo;冰火山&rdquo;所需的能量的大小和来源</p> <p><br />探索&ldquo;冰火山&rdquo;的海洋和空气温度，并将其与北极天气模式联系起来，以建议如何、何地和何时实施<br />开始详细设计&ldquo;冰火山&rdquo;，然后在北极条件下建造和测试原型。</p> <p><br />凯蒂说:&ldquo;在北极这样一个独特而脆弱的环境中工作，有必要格外小心。在考虑在北极进行任何试验之前，将在北极条件下进行大量试验，比如我在步入式冷冻室中进行的那些试验。对生态系统、气候和野生动物的潜在影响将在每个阶段进行仔细评估，包括伦理和利益相关方参与在内的正式批准过程，即使是小规模的实地工作也将是详尽的，如果观察到不可预见的负面影响，实验也将停止。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>凯蒂的导师是Shaun Fitzgerald博士，他是剑桥大学气候修复中心的工程教学研究员和研究主任。</p> <p>&nbsp;</p> <p>关于剑桥气候修复中心</p> <p>&nbsp;</p> <p>剑桥大学气候修复中心正与剑桥大学的剑桥零度合作，保护我们的地球免受全球变暖的灾难性影响。该中心的使命有三个:减少二氧化碳排放;从大气中去除多余的二氧化碳;重新冻结北极</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。</p> </blockquote> <p>&nbsp;</p>