Digitale oceaner - Mysteriet i dybet

Vi ved alle, at verden er på vej mod en global opvarmning på mindst to grader celsius. Dette ofte gentagne tal er dog et gennemsnit på tværs af hele planeten.

Nogle steder vil næppe se nogen forskel, mens andre virkelig vil føle, at varmen er skruet op. Årsag nummer et til den ujævne fordeling af varmen ligger i dybt i verdenshavene.

Kæmpe havstrømme flytter ikke kun enorme mængder vand rundt, men omfordeler også den varme, der modtages fra solen. Nogle steder har de store strømme en afkølende effekt – muligvis afbødende virkningen af ​​den globale opvarmning – mens de andre steder vil forstærke opvarmningen.

Desuden kan vi forvente, at fordelingen af ​​tilskudsvarmen ikke vil følge de samme mønstre, som styrer havcirkulationen i dag. Faktisk er det sandsynligt, at når temperaturen passerer visse tærskler, vil nogle strømme forsvinde eller vende retningen.

Opbygningen af et siliciumhav

I princippet kunne vi se den globale opvarmning som et fuldskala-eksperiment, og bare vente på, hvordan tingene udvikler sig.

Men denne tilgang kan bestemt ikke anbefales. Men hvordan kan vi forsøge at forudsige, hvad der vil ske, når kloden varmes op i de kommende årtier?

Konsekvenserne i form af naturkatastrofer – oversvømmelser, tørker, orkaner osv. – er potentielt enorme, ligesom ændrede forhold for landbrug og fiskeri vil medføre sultende befolkninger, medmindre der findes rettidige tilpasninger.

I slutningen af ​​1990'erne kom overkommelig databehandling i stor skala ind på scenen, og vi blev i stand til at lave numeriske simuleringer, som realistisk repræsenterer havets fysik og dynamik: vi kan bygge en "digital tvilling" af havet, som derefter kan bruges til at studere, hvad der sker når havet opvarmes?

Samspil på forskellige længdeskalaer

Som en videnskab står den fysiske oceanografi over for to grundlæggende udfordringer: Kompleksiteten bag nedlukningen af turbulens. Førstnævnte henviser til, at følsomheden i strukturen af ​​de største strømme afhænger af egenskaberne ved turbulens på millimeterskala.

Sidstnævnte er resultatet af samspillet mellem processer i samme skala; for eksempel har Kuroshio – Stillehavets ækvivalent til Golfstrømmen – to forskellige tilstande, og hver tilstand kan opretholdes i flere år i træk.

Det er klart, at et digitalt hav ikke kun interesserer klimaforskere. Vi vil nu være i stand til at studere en række funktioner, som vi tidligere kun dårligt kunne sætte tal på, eller måske ikke engang kendte til, såsom afgrundsstorme, monsterbølger eller malstrømme.

For ikke at nævne de store konsekvenser for fiskeriet, som næsten enhver forandring i havet vil have.

Lige som i atmosfæren transporteres meget af varmen i havet ikke af strømme eller jetfly, men af ​​storme eller turbulens. Billedet øverst på siden viser havets øjeblikkelige overfladehastighed i NBI-havmodellen.

De lyse snurretoppe er havstorme. Disse storme er mest fremtrædende omkring Antarktis, og det viser sig, at disse storme bidrager til den hurtige afsmeltning af den antarktiske iskappe nedefra.

Det vil kræve de dygtigste hoveder i denne generation at udvikle en analytisk ramme, der kombinerer output fra disse modeller med den teoretiske ramme af turbulens og væskedynamik.