গ্রহকে বাঁচাতে সাহায্য করার জন্য গণিতবিদদের উপর নির্ভর করা হচ্ছে

আপনি হয়তো একজন অভিযাত্রীর কাছ থেকে এমন একটি নখ কামড়ানোর উপাখ্যান আশা করতে পারেন, কিন্তু ডাঃ রেইমার হলেন একজন গণিতবিদ এবং ইউটাহ বিশ্ববিদ্যালয়ের লেকচারার, সেইসাথে এমন একটি সম্প্রদায়ের অংশ যিনি পৃথিবীর সবচেয়ে অপ্রয়োজনীয় মরুভূমিগুলির জন্য আরামদায়ক ক্লাসরুমগুলি অদলবদল করেছেন। , গ্লোবাল ওয়ার্মিং বোঝার জন্য সংখ্যা ব্যবহার করার জন্য।

তাদের দুঃসাহসিক কাজগুলি তাদের মেরু অঞ্চলে পরিবর্তনের চালনাকারী প্রক্রিয়াগুলিকে প্রথম হাতে পর্যবেক্ষণ করতে এবং সমুদ্রের বরফের গাণিতিক তত্ত্ব এবং পৃথিবীর জলবায়ু ব্যবস্থায় একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান হিসাবে এর ভূমিকাকে যাচাই করতে সক্ষম করে।

ভিডিও দেখাও

একটি জটিল সমস্যা

আর্কটিকের সামুদ্রিক বরফের পুরুত্ব এবং ব্যাপ্তি দ্রুত হ্রাস পেয়েছে যখন স্যাটেলাইট পরিমাপ প্রথম নেওয়া হয়েছিল 1979.

সমুদ্রের বরফ হল পৃথিবীর রেফ্রিজারেটর, সূর্যালোককে মহাশূন্যে প্রতিফলিত করে। এর স্থায়ী উপস্থিতি আমাদের গ্রহের ভবিষ্যতের জন্য গুরুত্বপূর্ণ কারণ, যত বেশি বরফ গলে, তত বেশি অন্ধকার জল উন্মুক্ত হয় যা আরও বেশি সূর্যালোক শোষণ করে। এই সূর্য-উষ্ণ জল বরফ আলবেডো নামক একটি স্ব-শক্তিবৃদ্ধি চক্রে আরও বরফ গলিয়ে দেয় প্রতিক্রিয়া.

যদিও সমুদ্রের বরফ হ্রাস সম্ভবত পৃথিবীর পৃষ্ঠে গ্রহের উষ্ণায়নের সাথে সংযুক্ত সবচেয়ে দৃশ্যমান বৃহৎ আকারের পরিবর্তনগুলির মধ্যে একটি, তার আচরণ বিশ্লেষণ, মডেলিং এবং ভবিষ্যদ্বাণী করা এবং এটি সমর্থন করে পোলার সিস্টেমের প্রতিক্রিয়া অবিশ্বাস্যভাবে কঠিন, তবে গণিতবিদরা সাহায্য করতে পারেন।

কেনেথ গোল্ডেন, গণিতের একজন বিশিষ্ট অধ্যাপক এবং উটাহ বিশ্ববিদ্যালয়ের বায়োমেডিকেল ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের সহায়ক অধ্যাপক, 30 বছরেরও বেশি সময় ধরে একটি অনন্য সমুদ্র বরফ প্রোগ্রাম তৈরি করেছেন। এটির গণিত গবেষণা, জলবায়ু মডেলিং এবং উত্তেজনাপূর্ণ ক্ষেত্রের অভিযানের সংমিশ্রণ, ডঃ রেইমার সহ ছাত্র এবং পোস্টডক্টরাল গবেষকদের আকৃষ্ট করেছে, যারা দ্রুত পরিবর্তনশীল জলবায়ুর চাপের চ্যালেঞ্জ মোকাবেলায় সহায়তা করার জন্য এই ধরণের বিজ্ঞান ব্যবহার করার দিকে মনোনিবেশ করছে।

প্রাণীদের মধ্যে ফ্যাক্টরিং

ডাঃ রেইমার অধ্যয়ন করেছেন কিভাবে মেরু ভালুক এবং সীল তাদের হিমায়িত পরিবেশে পরিবর্তনের প্রতিক্রিয়া জানায়। যদিও তিনি এই প্রাণী এবং তাদের বাসস্থানের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া বোঝার জন্য গাণিতিক মডেল ব্যবহার করেছিলেন, তিনি আর্কটিকের ভাল্লুক থেকে পরিমাপ এবং নমুনাও নিয়েছিলেন, যা তিনি গণিতবিদ হিসাবে কখনই আশা করেননি। “তারা যখন প্রশান্ত হয় তখন তারা পুরোপুরি ঘুমায় না; তারা নিদারুণ, "সে ব্যাখ্যা করে। "তাদের মধ্যে একজন আমাকে বিচলিত করেছিল কারণ মনে হচ্ছিল এটি কোনও সময়ে জেগে উঠতে পারে।"

ডাঃ রেইমার আর্কটিকের একটি বেদনাদায়ক মেরু ভালুক থেকে পরিমাপ করেন।

তাদের আবাসস্থল সঙ্কুচিত হওয়ার অর্থ মেরু ভাল্লুক পাতলা বরফের উপর হাঁটছে, তবে আশা করা যায় যে ডক্টর রেইমারের মতো গবেষণা বিশেষজ্ঞদের বুঝতে সাহায্য করবে কিভাবে মহিমান্বিত শিকারীদের রক্ষা করা যায়।

যাইহোক, এটি সমুদ্রের বরফের অভ্যন্তরে নোনা জলের পকেটে বসবাসকারী ব্যাকটেরিয়া এবং শেত্তলাগুলির আণুবীক্ষণিক জগত যা এখন তাকে উত্তেজিত করে। এই জৈবিক সম্প্রদায় এবং এর আবাসস্থল তাপমাত্রা, লবণাক্ততা এবং আলোর পরিবর্তন দ্বারা প্রভাবিত হয়, যা সঠিকভাবে মডেল করা কঠিন করে তোলে। তার বর্তমান কাজে, ডাঃ রেইমার বরফের মধ্যে জৈবিক ক্রিয়াকলাপ নির্ধারণ করতে এই কারণগুলি কীভাবে মিথস্ক্রিয়া করে তা বোঝার জন্য মডেলগুলি তৈরি করেন। "এই ছোট স্কেলের প্রক্রিয়াগুলি কীভাবে ম্যাক্রো-লেভেল প্যাটার্নগুলিতে অবদান রাখে তা বোঝা মেরু সামুদ্রিক বাস্তুশাস্ত্রে উষ্ণায়নের জলবায়ুর প্রভাব মডেল করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ," তিনি ব্যাখ্যা করেন।

নোনতা বরফ সংখ্যা crunching

সমুদ্রের বরফের অণুবীক্ষণিক গঠন কীভাবে বরফের বিশাল বিস্তৃতির আচরণকে প্রভাবিত করে তা বোঝার চ্যালেঞ্জ যা প্রফেসর গোল্ডেনকে পছন্দ করে। তিনি পৃথিবীর মেরু অঞ্চলগুলি 18 বার পরিদর্শন করেছেন, জাহাজে করে অ্যান্টার্কটিকায় পৌঁছানোর জন্য "ররিং ফোর্টিজ" নামে পরিচিত পশ্চিমী বাতাসকে সাহসী করে তুলেছেন এবং সমুদ্রের বরফ পরিমাপ করার সময় বরফের জলে ডুবে যাওয়া এড়িয়ে গেছেন। "একবার প্রায় আট ফুট দূরে একটি বিশাল তিমি আমার সাথে দেখা করেছিল, যে তার লেজের নৈমিত্তিক ঝাঁকুনি দিয়ে আমি যে পাতলা ফ্লোটি চালিয়েছিলাম তা সহজেই ভেঙে ফেলতে পারে," তিনি বলেছেন।

ভিডিও দেখাও

প্রফেসর গোল্ডেন সামুদ্রিক বরফের মাইক্রোস্ট্রাকচার অধ্যয়ন করেন যে এটির মধ্য দিয়ে তরল কত সহজে প্রবাহিত হতে পারে। “সমুদ্রের বরফ লবণাক্ত। এটিতে ব্রাইন ইনক্লুশনের একটি ছিদ্রযুক্ত মাইক্রোস্ট্রাকচার রয়েছে যা মিঠা পানির বরফ থেকে খুব আলাদা," তিনি বলেছেন।

প্রফেসর গোল্ডেন আন্তঃবিষয়ক দলগুলিকে নেতৃত্ব দিয়েছেন সমালোচনামূলক তাপমাত্রার ভবিষ্যদ্বাণী করতে যেখানে ব্রিন ইনক্লুশনগুলি সংযুক্ত হয় যাতে তরল সমুদ্রের বরফের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হতে পারে, এবং কীভাবে অন্তর্ভুক্তির জ্যামিতি তাপমাত্রার সাথে বিকশিত হয় তা বিশ্লেষণ করার জন্য প্রথম এক্স-রে টমোগ্রাফি কৌশল তৈরি করতে। "সমুদ্রের বরফের মধ্য দিয়ে সমুদ্রের জল কীভাবে সঞ্চারিত হয় তা বোঝা মেরু সামুদ্রিক পরিবেশে জলবায়ু পরিবর্তন কীভাবে হবে তা ব্যাখ্যা করার অন্যতম চাবিকাঠি," তিনি ব্যাখ্যা করেন।

এই "অন-অফ সুইচ" আবিষ্কার করা বিজ্ঞানীদের প্রক্রিয়াগুলিকে আরও ভালভাবে বুঝতে সাহায্য করেছে যেমন কীভাবে পুষ্টিকর উপাদানগুলি ব্রিন অন্তর্ভুক্তিতে বসবাসকারী শৈবাল সম্প্রদায়কে খাওয়ায় তা পুনরায় পূরণ করা হয়।

প্রফেসর গোল্ডেন স্টাডিজ দেখায় যে কত সহজে তরল সমুদ্রের বরফের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হতে পারে, যার মধ্যে ব্রীন ইনক্লুশনের ছিদ্রযুক্ত মাইক্রোস্ট্রাকচার রয়েছে (ছবিতে)। WF সপ্তাহ এবং A. Assur, CRREL (US Army Cold Regions Research and Engineering Lab) Report 269, 1969

সামুদ্রিক বরফের বরফ তার রাডার স্বাক্ষরকেও প্রভাবিত করে, যা জলবায়ু মডেলগুলিকে বৈধ করতে ব্যবহৃত বরফের বেধের মতো পরামিতিগুলির উপগ্রহ পরিমাপকে প্রভাবিত করে। এই মডেলগুলি গুরুত্বপূর্ণ কারণ তারা আমাদের জলবায়ুর ভবিষ্যত পরিবর্তনের পূর্বাভাস দেয় এবং বিশ্ব নেতারা এবং বিজ্ঞানীরা প্রশমন কৌশল নিয়ে আসতে ব্যবহার করেন।

ঠান্ডার মধ্য থেকে আসলাম

বরফের বিভিন্নতা একটি চ্যালেঞ্জ উপস্থাপন করে, কিন্তু গবেষক, শিক্ষক এবং শিক্ষার্থীদের মধ্যে বৈচিত্র্য নতুন ধারণার জন্য উপযুক্ত পরিবেশ তৈরি করে। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে, 2015 সালে গণিত এবং কম্পিউটার বিজ্ঞানে মাত্র এক চতুর্থাংশ ডক্টরেট ডিগ্রি মহিলাদের দেওয়া হয়েছিল, তবে ইউটাহ বিশ্ববিদ্যালয়ের মতো প্রকল্পগুলি অ্যাক্সেস প্রোগ্রামটি প্রতিভাবান মহিলা গণিতবিদদের লালনপালন করে তাদের পরামর্শদান এবং হাতে-কলমে গবেষণার মতো সুযোগগুলি আনলক করতে সহায়তা করে। আর্কটিকের অভিযানগুলি শুধুমাত্র শিক্ষার্থীদের একটি উন্নত অভিজ্ঞতা দেয় না, তবে নিশ্চিত করে যে গণিতবিদরা জলবায়ু বিজ্ঞানী এবং প্রকৌশলীদের পাশাপাশি আধুনিক গবেষণা এবং সমাধানের সাথে জড়িত।

যখন তারা তুষারঝড়ের সাথে লড়াই করছে না, তখন ডঃ রেইমার এবং প্রফেসর গোল্ডেন ACCESS প্রোগ্রামের অংশ হিসাবে সহযোগী, আন্তঃবিভাগীয় প্রকল্প এবং সহ-পরামর্শদাতা মহিলা স্নাতক ছাত্রদের উপর কাজ করেন। জলবায়ু পরিবর্তনকে অন্তর্ভুক্ত করার জন্য 2018 সালে গণিতের উপাদানটি রিফ্রেশ করার পরে, অধ্যাপক গোল্ডেন গণিতের প্রধান বা গবেষণার স্থান নিতে আগ্রহী ACCESS ছাত্রদের সংখ্যা প্রায় তিনগুণ দেখেছেন।

রেবেকা হার্ডেনব্রুক, যিনি প্রফেসর গোল্ডেন-এর পিএইচডি ছাত্রদের একজন, বলেছেন: “জলবায়ু পরিবর্তনের মতো চাপের বিষয়গুলিতে মনোনিবেশ করা আমরা গণিতের দিকে আরও বেশি লোককে আকৃষ্ট করে, যা প্রত্যেকেরই, কিন্তু বিশেষ করে, নারী, বর্ণের মানুষ, অদ্ভুত মানুষ; যে কেউ একটি নিম্নবর্ণিত পটভূমি থেকে।"

সম্পদ পুলিং

হার্ডেনব্রুক স্নাতক হিসাবে তার প্রথম বছরের আগে ACCESS প্রোগ্রামে যোগদান করেন, গ্রীষ্মকাল একটি অ্যাস্ট্রোফিজিক্স ল্যাবে কাটান, যা গবেষণা করার সম্ভাবনার দিকে তার চোখ খুলে দেয়। "এটি সত্যিই জীবন পরিবর্তনকারী ছিল," সে বলে, অন্ততপক্ষে নয় কারণ তিনি স্নাতক হিসাবে সমুদ্রের বরফের মাধ্যমে তাপীয় পরিবহন অধ্যয়নের পর অধ্যাপক গোল্ডেন-এর সাথে গণিতে পিএইচডি করার সিদ্ধান্ত নিয়েছিলেন।

রেবেকা হার্ডেনব্রুক সল্টলেক সিটির ইউটাহ বিশ্ববিদ্যালয়ের শিক্ষার্থীদের গণিত শেখান।

তিনি এখন ACCESS স্কিমে অল্প বয়স্ক ছাত্রদের অনুপ্রাণিত করেন একজন শিক্ষণ সহকারী হিসেবে, সেইসাথে গলিত পুকুরের মডেলিং, যা আর্কটিক সমুদ্রের বরফের জলের পুল। এই পুকুরগুলি আর্কটিক সাগরের বরফের দীর্ঘমেয়াদী গলে যাওয়ার হার নির্ধারণে সৌর বিকিরণকে প্রতিফলিত করার পরিবর্তে শোষণ করে একটি নির্ধারক ভূমিকা পালন করে। যখন তারা বড় হয় এবং একসাথে যোগ দেয়, তারা ফ্র্যাক্টাল জ্যামিতিতে একটি পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যায়, কার্যকরভাবে একটি কখনও শেষ না হওয়া প্যাটার্ন তৈরি করে যা গণিতবিদদের দ্বারা মডেল করা যেতে পারে।

হার্ডেনব্রুক বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক গোল্ডেন এবং পূর্ববর্তী ছাত্র এবং গবেষকদের দ্বারা গলিত পুকুরের উপর এক দশকের কাজের উপর ভিত্তি করে তৈরি করছেন ধ্রুপদী আইসিং মডেলকে অভিযোজিত করে, যা এক শতাব্দীরও বেশি আগে তৈরি করা হয়েছিল এবং ব্যাখ্যা করে যে কীভাবে উপকরণগুলি গলে যেতে পারে বা চুম্বকত্ব লাভ করতে পারে বা হারাতে পারে। পুকুরের জ্যামিতি। "আমি সামুদ্রিক বরফের মডেলটিকে শারীরিকভাবে আরও সুনির্দিষ্ট করার আশা করি যাতে এটিকে গ্লোবাল জলবায়ু মডেলগুলিতে রাখা যেতে পারে যাতে গলিত পুকুরগুলিকে মোকাবেলা করার আরও সঠিক পদ্ধতি তৈরি করা যায়, যা আর্কটিকের অ্যালবেডোতে আশ্চর্যজনক প্রভাব ফেলে," তিনি ব্যাখ্যা করেন৷

বড় ছবিতে যোগ করা

গণিতবিদরা ইতিমধ্যেই সমাধান করেছেন যে কীভাবে সীমাহীন সমুদ্র বরফ অঞ্চলের প্রস্থ নির্ধারণ করা যায়, যা প্যাক বরফের ঘন অভ্যন্তরীণ কোর থেকে বাইরের প্রান্ত পর্যন্ত বিস্তৃত, যেখানে তরঙ্গ ভাসমান বরফকে ভেঙে দিতে পারে।

কোর্ট স্ট্রং, যিনি একজন বায়ুমণ্ডলীয় বিজ্ঞানী এবং উটাহ বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক গোল্ডেনের সহকর্মীদের একজন, একটি অস্বাভাবিক উত্স থেকে অনুপ্রেরণা নিয়েছিলেন: একটি ইঁদুরের মস্তিষ্কের সেরিব্রাল কর্টেক্স। তিনি বুঝতে পেরেছিলেন যে তারা প্রান্তিক বরফ অঞ্চলের প্রস্থ পরিমাপ করতে একই গাণিতিক পদ্ধতি ব্যবহার করতে পারে যেমনটি তারা ইঁদুরের ঝাঁঝালো মস্তিষ্কের বেধ পরিমাপের জন্য করে, যার অনেক বৈচিত্র রয়েছে। এই সরলীকৃত মডেলের সাহায্যে, দলটি দেখাতে সক্ষম হয়েছিল যে আমাদের জলবায়ু উষ্ণ হওয়ায় প্রান্তিক বরফ অঞ্চল প্রায় 40% প্রশস্ত হয়েছে।

উটাহ এর ACCESS স্কিম বিশ্ববিদ্যালয়, এর হাতে-কলমে গবেষণা সহ, শিক্ষার্থীদের একটি আন্তঃবিভাগীয় পরিবেশে নিমজ্জিত করে যেখানে গণিত একটি বড় চিত্রের অংশ। এটি ক্রস পরাগায়নকে উৎসাহিত করে, যেখানে বিজ্ঞানের আপাতদৃষ্টিতে সম্পর্কহীন ক্ষেত্রগুলির পদ্ধতি এবং ধারণাগুলি সমস্যা সমাধানের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে যখন অন্তর্নিহিত গণিত মূলত একই হয়।

"যখন আপনি একটি অস্বাভাবিক পরিস্থিতির সাথে উপস্থাপিত হন, তখন একটি সমস্যাকে পরিষ্কারভাবে দেখার জন্য এবং সমাধান নিয়ে আসার জন্য আপনার বিভিন্ন ধরণের মানসিকতার প্রয়োজন হয়," বলেছেন অধ্যাপক গোল্ডেন৷

আর্কটিকেতে দেখা সামুদ্রিক বরফের ক্ষতি মাত্র কয়েক দশক ধরে ঘটেছে এবং একটি উদ্বেগজনক গতিতে অব্যাহত রয়েছে।

"আমাদের সব ভাল মস্তিষ্ক এবং চিন্তা করার বিভিন্ন উপায় দরকার যা আমরা পেতে পারি এবং আমাদের দ্রুত সেগুলি প্রয়োজন," তিনি বলেছেন।

এই নিবন্ধটি উটাহ বিশ্ববিদ্যালয়, ন্যাশনাল সায়েন্স ফাউন্ডেশন এবং নৌ গবেষণা অফিসের জন্য পর্যালোচনা করা হয়েছে এলভিস বাহাতি অরলেন্ডো, ইন্টারন্যাশনাল ফাউন্ডেশন ফর সায়েন্স, স্টকহোম এবং ডঃ ম্যাগডালেনা স্টোয়েভা, FIOMP, FIUPESM।