0 просмотров

Семь способов, которыми математика может спасти мир

Earth Maths PE панель мед.рез.

Могут ли числа, алгебра и тригонометрия спасти планету? Этот вопрос был задан экспертам во время панельной дискуссии в Imperial, организованной Институтом Грэнтэма и CDT Mathematics of Planet Earth. Студенты CDT Паула Ровиньска и Том Бендалл сообщают о семи способах, которыми математики уже работают для обеспечения будущего нашей планеты.

От метеорологии до экономики потребуется множество научных исследований, чтобы улучшить наше понимание изменения климата, его последствий и того, что мы можем сделать, чтобы подготовиться к ним. Покопавшись под поверхностью, вы обнаружите, что математики вносят свой вклад в спасение планеты множеством способов:

1. Разработка более качественных прогнозов погоды и моделей климата

Точные прогнозы погоды предсказывают, когда и где могут возникнуть экстремальные погодные условия, а прогнозы климата являются ключевыми для определения погодных условий, изменяющихся в более длительном временном масштабе. Наша способность предсказывать погоду и климат стремительно развивалась за последние несколько десятилетий благодаря математике. Современные прогнозы погоды полагаются на компьютеры для решения сложных уравнений, которые имитируют поведение атмосферы — от глобальных процессов, влияющих на течение струйного течения, до локальных дождевых облаков.

Статья в тему:  Как принудительный труд влияет на глобальное потепление

Важную роль в этом процессе играют математики, работающие с набором уравнений, описывающих атмосферу с учетом температуры, давления и влажности. Модели глобальной циркуляции (МОЦ) описывают взаимодействие между океанами и атмосферой, чтобы посмотреть, какими могут быть средние условия в ближайшие десятилетия.

2. Получение выгоды от суперкомпьютеров

Компьютеры, используемые для моделирования погоды и климата, с каждым годом становятся все более мощными, но вычислительная мощность — это еще не все. Математика делает эти компьютеры гораздо более эффективными как благодаря технологическим усовершенствованиям в таких областях, как квантовые вычисления, так и за счет переосмысления алгоритмов, используемых в компьютерных программах. Например, новое исследование позволяет компьютеру автоматически увеличивать свое внимание в областях, где погода особенно интересна, например, вокруг штормов.

Оптимизация производительности компьютеров также может снизить их энергопотребление. Например, суперкомпьютер Cray Метеорологического бюро потребляет 2,7 МВт электроэнергии, поэтому даже скромное повышение эффективности может оказать огромное влияние на его общее энергопотребление.

3. Максимальное использование возобновляемых источников энергии

ветряная электростанция MPE_000090240851_Small

Возобновляемые источники энергии лежат в основе низкоуглеродного мира. Выбирая оптимальные места для ветряных или солнечных электростанций и разрабатывая наиболее эффективные схемы для приливных и ветряных турбин, математики гарантируют, что эти технологии максимально эффективно собирают энергию.

Математики вносят свой вклад в исследования спроса и предложения энергии, что гарантирует, что сети включают более высокие доли зависящих от погоды источников энергии, таких как энергия ветра или солнца, гарантируя, что свет останется включенным в ближайшие годы.

Статья в тему:  Почему шотландцев не беспокоит глобальное потепление

4. Подготовка к переменам

Последствия изменения климата будут ощущаться на многих уровнях, и знания являются ключом к охране здоровья и средств к существованию людей, поскольку мы адаптируемся к меняющимся обстоятельствам.Математики используют свое понимание вероятности и неопределенности, чтобы информировать политиков о вероятности аномальной жары, наводнений или других изменений в погодных условиях и помогать им в соответствующем планировании.

Предприятиям также нужна подробная информация о том, как изменение климата может повлиять на них. Например, пищевая промышленность сильно зависит от сельского хозяйства и может использовать заблаговременное предупреждение о приближающейся засухе, например, чтобы подготовиться к меньшим урожаям. Математики пытаются предсказать, кто может подвергаться риску, чтобы подготовиться к будущему.

Кроме того, математическое моделирование является ценным инструментом для оценки возможных последствий конкретных действий путем воспроизведения различных сценариев. Это также может помочь политикам выбрать один курс действий вместо других. Представляя точные цифры, математики с экологическим сознанием могут попытаться повлиять на то, как работает бизнес.

5. Осмысление «больших данных»

Сбор миллиардов фрагментов данных об окружающей среде, от ледяных щитов до городов, может дать ценную информацию о физических процессах на нашей планете, поведении человека и обо всем, что между ними. Ученые-климатологи воссоздают историю состава атмосферы нашей планеты, анализируя крошечные пузырьки, застрявшие в ледяных записях, чтобы предвидеть масштабы будущих изменений. Но без статистических методов, которые математики используют для анализа этих данных и оценки их достоверности, информация имеет меньшую ценность.

Статья в тему:  Почему меннониты не верят в глобальное потепление

6. Разработка новых технологий

CCSplantImperial02_2012-150

Новые технологии являются ключом к низкоуглеродному будущему. Улавливание и хранение углерода (CCS), например, может безопасно блокировать парниковые газы, выбрасываемые электростанциями, работающими на ископаемом топливе, и, вероятно, сыграет ключевую роль в предотвращении опасного уровня глобального потепления. Подробные математические модели делают это исследование возможным благодаря использованию сложных методов логистики, сетевого анализа, статистического моделирования и многих других математических инструментов.

7. Сделать математику доступной для всех

Важно отметить, что математика не может спасти планету сама по себе. Многие глобальные проблемы, с которыми мы сталкиваемся, носят междисциплинарный характер: для их решения математики должны сотрудничать с учеными и инженерами в разных областях. И хотя основы науки, лежащие в основе изменения климата, хорошо изучены, работа по убеждению широкой общественности и лиц, принимающих решения, принять меры по сокращению выбросов углерода еще не завершена. Обладая твердым пониманием таких понятий, как неопределенность и вероятность, математики обладают уникальными возможностями для передачи научных данных, данных и прогнозов и обеспечения того, чтобы эта информация была значимой для людей, которые в ней нуждаются.

Поэтому, чтобы математика оказала реальное влияние на судьбу нашей планеты, математики должны четко и эффективно доносить важность своей работы, зная, когда заменить сложные уравнения убедительным повествованием, картинками, играми или реальным взаимодействием. Открытие математики для понимания мира может быть лучшим способом, которым мы можем прийти на помощь нашей планете.

Статья в тему:  Через какое время Земля умрет из-за глобального потепления

Узнать больше

Том и Паула являются аспирантами Центра подготовки докторантов «Математика планеты Земля», которым совместно управляют Университет Рединга и Имперский колледж Лондона. Центр готовит новое поколение математиков с разным опытом для решения проблем в области погоды, климата и океанов. Текущие исследования Тома сосредоточены на описании эффектов в жидкостях процессов, меньших разрешения модели, в то время как Паула работает над улучшением методов моделирования на основе сложных многомерных функций.

Вы можете узнать больше о математике погоды и климата в студенческом блоге на сайте WhyItRainedToday.co.uk или в Твиттере на странице @WhyItRained.

Поделись этим:

  • Нажмите, чтобы поделиться в Твиттере (откроется в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться в LinkedIn (открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться на Facebook (открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы отправить ссылку другу по электронной почте (откроется в новом окне)
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
Adblock
detector