Учёные выяснили, почему арктический морской лёд движется так странно

Учёные из Калифорнийского университета в Риверсайде предложили простое объяснение странному поведению арктического морского льда: отдельные льдины постоянно сталкиваются друг с другом.

Арктический морской лёд не всегда движется так, как предсказывают модели, учитывающие только ветер. Исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, показало, что многие загадочные закономерности можно объяснить одним базовым процессом — столкновениями между соседними льдинами.

Морской лёд в Арктике представляет собой не сплошной панцирь, а множество отдельных плит — льдин, размером от нескольких метров до нескольких километров. Ветер гонит их по океану, заставляя дрейфовать и медленно расходиться. Однако наблюдения давно показывали, что ветер не объясняет всё: лёд движется с нехарактерными скоростями и распространяется гораздо медленнее, чем предполагают простые модели.

«Если собрать много льдин в одном месте при ветре, они сталкиваются и передают энергию соседям, — говорит Бхаргав Раллабанди, доцент кафедры машиностроения UCR. — Мы показали, что это единственный компонент, необходимый для объяснения этих наблюдений».

Чтобы проверить идею, исследователи создали компьютерную модель, в которой плавучий лёд ведёт себя подобно зерну, движущемуся в силосе, но с учётом сопротивления океана и турбулентного ветра. Модель сравнили с реальными измерениями в проливе Фрама между Гренландией и архипелагом Шпицберген, через который проходит большой объём арктического льда на пути в Атлантику.

Используя измеренные ветер и состояние льда, модель успешно воспроизвела три ранее необъяснимых наблюдения: скорость распространения льда, диапазон скоростей движения отдельных льдин и изменение движения льда на временных отрезках от часов до суток.

Столкновения играют большую роль, потому что арктический лёд может быть плотно упакован. В плотных ледовых полях льдины сталкиваются чаще, чем меняется сам ветер. Каждое столкновение отнимает часть энергии ветра и сокращает путь льдины до следующего удара. Это объясняет, почему лёд не ускоряется и не распространяется бесконечно под действием ветра.

Исследование не определяет, как именно будущее потепление изменит конечное положение арктического льда, но, по словам Раллабанди, модель поможет учёным изучать, могут ли меняющиеся условия позволить льдинам легче расходиться и попадать в более тёплые воды, где они быстрее тают.

Работа также может пригодиться для климатического моделирования: глобальные модели не в состоянии отследить каждую мелкую льдину, поэтому нужны способы описания их совокупного поведения. Физическая модель взаимодействия льдин поможет учесть процессы, которые слишком малы для индивидуального отслеживания.

Те же принципы применимы далеко за пределами Арктики — в лавинах, оползнях, материаловедении и наполненных частицами чернилах для 3D-печати. «Модель не ограничена льдом, — говорит Раллабанди. — Ей нужен лишь шумный источник силы и объекты, которые испытывают столкновения».

Источники:

Материалы предоставлены Калифорнийским университетом в Риверсайде.

Bryan Shaddy, P. Alex Greaney, Bhargav Rallabandi. Anomalous Statistics of Sea Ice Transport are Explained by Collisional Rules. Physical Review Letters, 2026; 137 (11) DOI: 10.1103/g8y2-8ytt