Вчені пояснили аномальні рухи арктичного морського льоду зіткненнями торосів

19 вересня 2026 р. 15:32

19 вересня 2026 р. 15:32

Арктичний морський лід поводиться не так, як передбачають моделі, що враховують лише вітер. Нова робота дослідників з Університету Каліфорнії в Ріверсайді показує, що значну частину цих «дивних» рухів можна пояснити простим, але раніше недооціненим процесом — постійними зіткненнями окремих крижин між собою. Про результати дослідження розповідає матеріал ScienceDaily .

Морський лід як поле рухомих крижин

Арктичний морський лід не є суцільною брилою: він складається з окремих плит, або торосів, які можуть мати розмір від кількох метрів до кількох кілометрів. Вітер штовхає ці крижини по поверхні океану, і вони дрейфують, повільно віддаляючись одна від одної.

Вітер давно вважається головною рушійною силою руху морського льоду. Однак спостереження показували, що цього пояснення недостатньо. Лід нерідко рухається зі швидкостями, які не відповідають простим вітровим моделям, а також розповзається по океану значно повільніше, ніж ці моделі прогнозують.

Щоб пояснити розбіжності, вчені раніше висували різні гіпотези: від нетипової поведінки вітрових полів і впливу океанічних вихорів до ролі тріщин у льоду. Нова робота пропонує інше ядро пояснення: достатньо врахувати часті зіткнення між сусідніми крижинами.

За словами Бгаргава Раллабанді (Bhargav Rallabandi), доцента кафедри машинобудування UCR, коли велика кількість крижин скупчена в одному районі та піддається дії вітру, вони «перештовхують» одна одну і передають енергію сусідам. Дослідники показали, що цей механізм сам по собі може відтворити ключові риси реального руху льоду.

Комп’ютерна модель зіткнень крижин

Щоб перевірити цю ідею, команда створила комп’ютерну модель, у якій плаваючий лід описується подібно до зерен, що рухаються в силосі. Ключова відмінність у тому, що «зерна» у цьому випадку плавають на воді й піддаються дії турбулентного вітру.

У моделі враховано опір з боку океану, а також повторювані зіткнення між крижинами. Потім результати симуляції порівняли з реальними вимірюваннями в протоці Фрам — проході між Гренландією та архіпелагом Шпіцберген, через який великі обсяги арктичного льоду прямують до Атлантики.

Використовуючи дані про локальні вітрові умови й стан льоду в цьому районі, а також лише один додатковий параметр, що майже не впливав на кінцевий результат, модель змогла відтворити одразу три важливі спостереження:

• швидкість, з якою морський лід розповзається;
• діапазон швидкостей руху окремих крижин;
• зміну руху льоду в проміжках від кількох годин до кількох днів.

Ці характеристики раніше було складно пояснити за допомогою моделей, що спиралися переважно на дію вітру.

Чому зіткнення так сильно впливають на лід

У щільно запакованих льодових полях крижини стикаються між собою набагато частіше, ніж істотно змінюється сам вітер. Кожне зіткнення «знімає» частину енергії, яку надає вітер, і скорочує відстань, яку окрема крижина може пройти, перш ніж знову вдариться об сусіда.

Таке безперервне штовхання та гальмування пояснює, чому морський лід не продовжує безупинно прискорюватися й розповзатися лише під дією вітру. Частина енергії втрачається в процесі численних локальних взаємодій між крижинами.

Результати роботи вказують, що прогнозування транспорту морського льоду потребує врахування не тільки сили вітру та опору океану, а й того, наскільки щільно упакований лід і якого розміру окремі крижини. Від цих параметрів залежить частота зіткнень, а отже — й швидкість, з якою льодове поле може розширюватися або дрейфувати.

Можливі наслідки для кліматичних моделей

Автори підкреслюють, що їхня робота не дає прямої відповіді, як саме майбутнє потепління змінить шляхи дрейфу арктичного льоду. Проте розроблена модель може допомогти вивчати питання на кшталт того, чи дозволять змінені умови частіше розривати льодові поля, полегшуючи вихід крижин у тепліші води, де вони швидше танутимуть.

Глобальні кліматичні моделі не здатні відстежувати кожну з величезної кількості відносно невеликих крижин в Арктиці. Тому потрібні компактні, фізично обґрунтовані описи їхньої «сумарної» поведінки. Запропонований підхід до зіткнень крижин може допомогти включити в такі моделі процеси, що відбуваються на надто малих масштабах, аби їх моделювати безпосередньо.

Для Браяна Шедді (Bryan Shaddy), який очолював дослідження, а також матеріалознавця П. Алекса Гріні (P. Alex Greaney) та Бгаргава Раллабанді важливо, що відносно простий фізичний механізм — зіткнення між тілами під дією «шумового» зовнішнього впливу — здатний відтворити складну картину руху, яку спостерігають у природі.

Фізика, що виходить за межі Арктики

Дослідники вказують, що ті самі принципи можуть бути застосовні до багатьох інших систем, де велика кількість об’єктів стикається між собою під дією непередбачуваної сили. Потенційні приклади включають лавини, зсуви, деякі задачі матеріалознавства, а також суспензії частинок в чорнилах для 3D-друку.

Модель, за словами Раллабанді, не обмежена льодом як таким: їй потрібне лише «шумове» джерело сили та об’єкти, що можуть рухатися і взаємодіяти через зіткнення. Це робить підхід корисним не лише для вивчення Арктики, а й для ширшого класу природних та інженерних систем.

Наука