دریاچه

دریاچه‌ها بسیار کم عمق‌تر از آنچه فکر می‌شود هستند، تحلیل‌های ریاضی نشان می‌دهد

نیو اورلئان، لوئيزیانا – این دریاچه‌های جهان تنها حدود دو سوم میانگین عمق دارند، همان طور که قبلا متصور می‌شد، پژوهشگران این هفته در نشست انجمن فیزیک آمریکا گزارش دادند. اگر درست باشد، این یافته می‌تواند به دانشمندان هواشناسی برای یافتن مدل‌ کردن دقیق‌تر تغییرات آب و هوای جهانی کمک کند، همچنان که دریاچه‌های کم عمق گاز متان گرما-گیر را تولید می‌کنند.

ماهواره‌ها تقریبا ۱۰۰ میلیون دریاچه با نواحی بزرگتر از یک هکتار را نشان می دهند. اما تخمین‌ عمق این بدنه‌های آبی کاری ترفندانه‌تر است. عمق دریاچه به طور گسترده‌ای متفاوت است: لخ‌نس معروف در اسکاتلند به طور میانگین ۱۳۲ متر عمق دارد که ۴ برابر بیشتر از عمق دریاچه ایری در آمریکای شمالی است، و حتی گمان می‌شود که ایری ۴۵۰۰ بار بزرگتر از لحاظ مساحت باشد. دانشمندان معمولا عمق دریاچه را از توپوگرافی محلی آن (شیب زمین‌های پیرامون دریاچه) حدس می‌زنند، این گفته بی.بی. کیل اقیانوس شناس موسسه فناوری ماساچوست در کمبریج است که مولف رهبر مطالعه جدید بود. کیل می‌گوید، محدوده تخمین‌ها برای حجم کل دریاچه‌های زمین از ۱۶۰ هزار تا ۲۸۰ هزار کیلومتر مکعب است.

کیل می‌خواهد بهتر انجام دهد. او به همراه آدام هیچکات، بوم شناسی در موزه علم مینه سوتا، و دیوید سیکل، دانشمند محیط زیست در دانشگاه اومئو در سوئد، برای اولین بار مدلی را توسعه داد که می‌تواند توزیع‌های مشاهده شده از نواحی‌های دریاچه‌ای در دنیا را توضیح دهد. با استفاده از داده‌های فرآهم آمده شده از بررسی‌های متعدد، کیل دریافت که تعداد دریاچه‌ها در نواحی معین بر طبق رابطه ریاضی خاص مشهور به قانون قدرت است.
وی به صورت ساده، دریاچه‌های کوچک و بزرگ‌های کمیاب را دسته بندی کرد: نسبت دریاچه‌های ۱۰ هکتاری به ۱ هکتاری ۱ به ۱۰۰ بود، و نسبت دریاچه‌های ۱۰۰ هکتاری به ۱۰ هکتاری نیز ۱۰ به ۱۰۰ بود. این قانون قدرت و داده‌های اضافی نشان داد پژوهشگران تعداد دریاچه‌های کوچک را دست کم گرفته‌اند، بنابراین کیل و همکارانش مساحت کل دریاچه‌های دنیا را کمی بالاتر برآورد کردند.

کیل می‌گوید، برای تخمین حجم و عمق دریاچه‌ها، کیل از یک مدل ریاضی توپوگرافی زمین کمک گرفت. او فرض کرد که سحط زمین تقارن فراکتال مانند دارد که آن را تقریبا «خود-همانند» می‌سازد. به عبارت دیگر، موضوع میزان بزرگنمایی یا کوچکنمایی نیست، چون اگر همه ارتفاع‌ها به وسیله ضریب خاصی امتداد یافته باشند، توزیع کوه‌ها و دره‌ها یکسان خواهند بود. مخصوصا، چندین مطالعه توپوگرافی نشان داد که اگر منظره‌ای به وسیله ضریب ۱۰ بزرگنمایی شود، سپس شما نیاز دارید ارتفاع‌های را به وسیله ضریب ۲.۵ تنظیم کنید. (مطالعات همچنین نشان می‌دهد که مریخ تقریبا خود همانند، با ضریب مقیاس ۲.۵ است.)

این رابطه محققان را قادر به برآورد آماری حجم و عمق دریاچه‌ها می‌سازد. کیل گفت «ما فرض کردیم که تغییر توپوگرافی این دریاچه به مقداری نیست که قابل ملاحظه باشد.» کیل دریافت که حجم کل دریاچه‌های زمین  ۱۹۹ هزار کیلومتر مکعب است که پایین‌تر از تخمین‌های قبلی بود. این مدل همچنین نشان می‌دهد عمق میانگین دریاچه‌های زمین ۴۳ متر است، که به طور قابل توجهی ۶۲ متر کمتر از تخمین‌های قبلی است.

اگر دریاچه‌های زمین کم عمق تر از آنچه که قبلا فکر می‌شد باشند، این مشاهده می‌تواند به درک بهتر تغییرات آب و هوایی کمک کند. میکروب‌هایی که برای زندگی در ته دریاچه‌ها به اکسیژن نیاز ندارند و متان را تولید می‌کنند. اگر دریاچه‌های کم عمق هستند، بیشتر این گاز گرما-دام‌انداز می‌تواند به سطح بیایند و وارد جو شوند. برآورد فعلی متان نشان می‌دهد که دریاچه‌ها به اندازه اقیانوس‌ها و هچنین نصف محل‌های دفن زباله، متان تولید می‌کنند، همچنین این تعداد ممکن است بالاتر نیز برآورد شود.

اگرچه این مطالعه درگیر مدل‌ ریاضی بود، قدرت این مطالعه به داده‌ها بود، این گفته ماری سیلبر، ریاضیدان کاربردی دانشگاه شیکاگو است. «من دوست دارم نسبت به تلاشی که او برای گردآوری داده می‌کند دقیق باشم و ببینم آیا می‌تواند کاملا ساده قضیه را توضیح دهد.»

منبع: ساینس

دیدگاه‌تان را بنویسید: