北极的藻类
海冰被认为会阻挡阳光,并限制生活在冰下的微小海洋植物的生长, 但在2012年,科学家们在楚科奇海三英尺厚的冰层下发现了大规模的浮游植物繁殖, 阿拉斯加北部. 意想不到的绽放, 在冰层下延伸了62英里, 是由阳光透过冰面融化的水潭提供燃料的吗.
美国国家科学基金会授予两名UD研究人员和马里兰大学的一名同事三年的奖励, $201,655拨款用于模拟北极海冰的关键变化,以探测和预测北冰洋大型藻类繁殖的生长和运动, 与该地区气候变暖有关. 这个跨学科项目结合了人工智能、理论物理学和生物学.
“过去, 北极冰层下的藻类不会大量繁殖或产生太多能量,因为有一个很好的平衡,” 伊凡Sudakow,副教授 物理 以及该项目的首席研究员. “但一旦北极开始如此迅速地融化,藻类就会通过这些融化池吸收太阳能, 它增加了冰融化的过程, 导致正规赌博的网站的气候系统达到临界点."
Sudakow和联合首席研究员 Vijayan Asari,该中心主任 视觉实验室他们正在开发机器学习工具来分析北极海冰数据. 苏达科夫将利用这些数据建立新的模型来描述浮游生物的动态,并验证关于融化池转换引发冰下藻类大量繁殖的假设.
nsf资助的项目建立在 Sudakow过去的工作他开发了一个模型,以更好地预测气候变化对北极海冰的影响. 这一发现发表在 新物理学杂志,也得到了重视 科学美国人, 物理世界, Eos 而且 《正规靠谱赌博软件》杂志.
发明于1920年, 伊辛模型展示了自然系统如何以相关方式表现, 比如显示固体之间的相变, 物质的液态和气态. Sudakow, 谁擅长物理和生命系统的数学建模, 将与一名本科生研究员合作开发新的基于ising的模型来模拟浮游生物动力学的变化.
“像微分方程这样的标准数学方法在这里并没有真正的帮助, 因为它们需要很多参数, 大量的数据, 需要数值求解,苏达科夫说. “正规赌博的网站将使用统计力学, 这一物理学分支的方法, 找到一种简单的方法来模拟藻类繁殖这种关键现象."
缺乏关于冰下浮游植物的专家注释数据是一个问题, 说Asari,教授 电气与计算机工程. 使用半自动化算法, 视觉实验室的研究人员通过分析来自卫星和飞机的航空图像,并标记熔体池的位置,来创建合成数据. 然后,他们用标记的数据重新运行程序,以精确地检测和预测这些感兴趣的区域, 根据他们当前的运动特征.
“你将能够探测和识别池塘及其生长, 并预测浮游植物的生长和运动动态,Asari说. “这将为机构和当局提供大量信息,以做出适当的决定,阻止藻类的形成和增厚."
Sudakow说,该项目的目标是了解浮游植物之间的相互作用, 海冰, 融化池塘和全球气候系统,以确定与浮游植物爆发有关的气候系统中可能的引爆点.
“生态系统和气候系统之间联系的一些小变化实际上导致了气候系统状态的大变化,苏达科夫说.