Морський лід є важливим регулятором теплообміну між атмосферою та океаном у полярних регіонах, і його теплопровідність відіграє ключову роль у формуванні кліматичних моделей. Однак складна мікроструктура льоду та його висока чутливість до температури й солоності ускладнюють точне обчислення цього параметра. Нове дослідження, в якому використано математичні методи для аналізу теплопровідності морського льоду, відкриває нові перспективи для вдосконалення кліматичних моделей і прогнозування кліматичних змін.
Морський лід відіграє центральну роль у підтримці глобального кліматичного балансу, відбиваючи сонячне світло і регулюючи теплообмін між океаном і атмосферою. Оскільки площа льоду суттєво скоротилася за останні десятиліття, посилюючи парниковий ефект, розуміння його поведінки стало критично важливим для кліматологів. Лід ізолює океан від атмосфери, забезпечуючи зниження температури повітря за рахунок відбивання сонячної радіації, що підкреслює важливість правильного моделювання його теплопровідності.
Мікроструктура морського льоду складається з чистого водного льоду, бульбашок повітря і кишень із солоним розсолом, що утворюються в результаті замерзання морської води. Під час цього процесу сіль витісняється, що спричиняє виникнення конвекційних потоків у нижніх, більш теплих і проникних шарах льоду. Вперше це явище спостерігали експериментально в Антарктиді в 1999 році, а в новому дослідженні це було підтверджено математично. Вчені модернізували рівняння переносу для пористого композитного матеріалу з циркулюючими в ньому розсолами, показавши, що такі конвективні потоки можуть підвищити ефективну теплопровідність льоду в два-три рази.
Це відкриття має суттєве значення для вдосконалення кліматичних моделей, оскільки правильно врахована теплопровідність морського льоду дозволить точніше прогнозувати кліматичні зміни та їхній вплив на глобальну екосистему. Надалі дослідники планують перевірити свої теоретичні результати за допомогою польових даних і інтегрувати їх у існуючі кліматичні моделі для покращення їхньої точності.