તમે કદાચ કોઈ સંશોધક પાસેથી આવી નખ-કંટાળાજનક ટુચકાઓની અપેક્ષા રાખી શકો, પરંતુ ડૉ. રીમર યુટાહ યુનિવર્સિટીના ગણિતશાસ્ત્રી અને લેક્ચરર છે, તેમજ તે એવા સમુદાયનો ભાગ છે કે જેણે પૃથ્વીના સૌથી વધુ અસ્પષ્ટ જંગલોમાંના કેટલાક માટે આરામદાયક વર્ગખંડોની અદલાબદલી કરી છે. , ગ્લોબલ વોર્મિંગને સમજવા માટે સંખ્યાઓનો ઉપયોગ કરવા માટે.
તેમના સાહસો તેમને ધ્રુવીય પ્રદેશોમાં પરિવર્તન તરફ દોરી રહેલી પ્રક્રિયાઓને પ્રથમ હાથે અવલોકન કરવા અને સમુદ્રી બરફના તેમના ગાણિતિક સિદ્ધાંતો અને પૃથ્વીની આબોહવા પ્રણાલીમાં નિર્ણાયક ઘટક તરીકેની ભૂમિકાને માન્ય કરવા સક્ષમ બનાવે છે.
આર્કટિકમાં દરિયાઈ બરફની જાડાઈ અને હદ ઝડપથી ઘટી ગઈ છે કારણ કે સેટેલાઇટ માપન પ્રથમ વખત લેવામાં આવ્યું હતું. 1979.
દરિયાઈ બરફ એ પૃથ્વીનું રેફ્રિજરેટર છે, જે સૂર્યપ્રકાશને અવકાશમાં પાછું પ્રતિબિંબિત કરે છે. તેની સ્થાયી હાજરી આપણા ગ્રહના ભાવિ માટે મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે, જેમ જેમ વધુ બરફ પીગળે છે તેમ તેમ વધુ ઘેરા પાણીનો સંપર્ક થાય છે જે વધુ સૂર્યપ્રકાશને શોષી લે છે. આ સૂર્ય-ગરમ પાણી બરફ અલ્બેડો નામના સ્વ-મજબૂત ચક્રમાં વધુ બરફ પીગળે છે પ્રતિસાદ.
જ્યારે સમુદ્રી બરફનો ઘટાડો એ કદાચ પૃથ્વીની સપાટી પર ગ્રહોની ઉષ્ણતા સાથે સંકળાયેલા સૌથી વધુ દેખાતા મોટા પાયાના ફેરફારોમાંનું એક છે, તેના વર્તનનું વિશ્લેષણ, મોડેલિંગ અને અનુમાન લગાવવું અને તે જે ધ્રુવીય પ્રણાલીને સમર્થન આપે છે તેના પ્રતિભાવ અવિશ્વસનીય રીતે મુશ્કેલ છે, પરંતુ ગણિતશાસ્ત્રીઓ મદદ કરી શકે છે.
કેનેથ ગોલ્ડન, ગણિતના પ્રતિષ્ઠિત પ્રોફેસર અને યુટાહ યુનિવર્સિટીમાં બાયોમેડિકલ એન્જિનિયરિંગના સંલગ્ન પ્રોફેસર, 30 વર્ષોમાં એક અનોખો દરિયાઈ બરફ કાર્યક્રમ બનાવ્યો છે. તેના ગણિત સંશોધન, આબોહવા મોડેલિંગ અને ઉત્તેજક ક્ષેત્ર અભિયાનોના સંયોજને વિદ્યાર્થીઓ અને પોસ્ટડોક્ટરલ સંશોધકોને આકર્ષ્યા છે, જેમાં ડૉ. રીમરનો પણ સમાવેશ થાય છે, જેઓ ઝડપથી બદલાતી આબોહવાનાં દબાણયુક્ત પડકારોનો સામનો કરવામાં મદદ કરવા માટે આ પ્રકારના વિજ્ઞાનનો ઉપયોગ કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.
ડો. રીમરે અભ્યાસ કર્યો છે કે ધ્રુવીય રીંછ અને સીલ તેમના સ્થિર વાતાવરણમાં થતા ફેરફારોને કેવી રીતે પ્રતિભાવ આપે છે. જ્યારે તેણીએ આ જીવો અને તેમના નિવાસસ્થાન વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને સમજવા માટે ગાણિતિક મોડેલોનો ઉપયોગ કર્યો હતો, ત્યારે તેણીએ આર્કટિકમાં રીંછ પાસેથી માપન અને નમૂનાઓ પણ લીધા હતા, જે એક ગણિતશાસ્ત્રી તરીકે તેણીએ ક્યારેય અપેક્ષા નહોતી કરી. "જ્યારે તેઓ શાંત થાય છે ત્યારે તેઓ સંપૂર્ણપણે સૂતા નથી; તેઓ ઉદાસ છે,” તેણી સમજાવે છે. "તેમાંથી એકે મને ડરાવી દીધો કારણ કે એવું લાગતું હતું કે તે કોઈક સમયે જાગી શકે છે."
ડૉ. રીમર આર્કટિકમાં શાંત ધ્રુવીય રીંછમાંથી માપ લે છે.
તેમના સંકોચાતા રહેઠાણનો અર્થ છે કે ધ્રુવીય રીંછ પાતળા બરફ પર ચાલી રહ્યા છે, પરંતુ એવી આશા છે કે ડૉ. રીમરના અભ્યાસો નિષ્ણાતોને જાજરમાન શિકારીનું રક્ષણ કેવી રીતે કરવું તે સમજવામાં મદદ કરશે.
જો કે, તે બેક્ટેરિયા અને શેવાળની "મન-ફૂંકાતી" માઇક્રોસ્કોપિક દુનિયા છે જે દરિયાઇ બરફની અંદર ખારા પાણીના ખિસ્સામાં રહે છે જે હવે તેને ઉત્તેજિત કરે છે. આ જૈવિક સમુદાય અને તેના નિવાસસ્થાન તાપમાન, ખારાશ અને પ્રકાશમાં થતા ફેરફારોથી પ્રભાવિત છે, જેના કારણે તેનું ચોક્કસ મોડેલ બનાવવું મુશ્કેલ બને છે. તેણીના વર્તમાન કાર્યમાં, ડૉ. રીમર બરફની અંદર જૈવિક પ્રવૃત્તિને નિર્ધારિત કરવા માટે આ પરિબળો કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે તે સમજવા માટે મોડેલો બનાવે છે. "આ નાના ભીંગડા પરની પ્રક્રિયાઓ મેક્રો-લેવલ પેટર્નમાં કેવી રીતે ફાળો આપે છે તે સમજવું એ ધ્રુવીય દરિયાઇ ઇકોલોજી પર વોર્મિંગ આબોહવાની અસરનું મોડેલિંગ કરવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે," તેણી સમજાવે છે.
પ્રો. ગોલ્ડનને રુચિ ધરાવતા બરફના વિશાળ વિસ્તરણની વર્તણૂકને કેવી રીતે દરિયાઈ બરફની માઇક્રોસ્કોપિક રચના અસર કરે છે તે સમજવાનો પડકાર છે. તેમણે પૃથ્વીના ધ્રુવીય પ્રદેશોની 18 વખત મુલાકાત લીધી છે, "રોરિંગ ફોર્ટીઝ" તરીકે ઓળખાતા પશ્ચિમી પવનોને બહાદુરી આપીને જહાજ દ્વારા એન્ટાર્કટિકા પહોંચ્યો છે અને દરિયાઈ બરફને માપતી વખતે બર્ફીલા પાણીમાં ડૂબકી મારવાનું ટાળ્યું છે. "એક વખતે મને લગભગ આઠ ફૂટ દૂર એક વિશાળ વ્હેલ મળી હતી, જે તેની પૂંછડીના પરચુરણ ઝટકા વડે હું જે પાતળા ફ્લો પર હતો તેને સરળતાથી તોડી શકતો હતો," તે કહે છે.
પ્રોફેસર ગોલ્ડન દરિયાઈ બરફના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરનો અભ્યાસ કરે છે જેથી તેમાંથી પ્રવાહી કેટલી સરળતાથી વહી શકે છે. “સમુદ્રનો બરફ ખારો છે. તે ખારા સમાવેશનું છિદ્રાળુ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર ધરાવે છે જે તાજા પાણીના બરફથી ખૂબ જ અલગ છે,” તે કહે છે.
પ્રોફેસર ગોલ્ડને આંતરશાખાકીય ટીમોને નિર્ણાયક તાપમાનની આગાહી કરવા માટે આગેવાની કરી છે કે જેના પર બ્રાઇન ઇન્ક્લુઝન જોડાય છે જેથી પ્રવાહી દરિયાઇ બરફમાંથી વહી શકે, અને તાપમાન સાથે સમાવેશની ભૂમિતિ કેવી રીતે વિકસિત થાય છે તેનું વિશ્લેષણ કરવા માટે પ્રથમ એક્સ-રે ટોમોગ્રાફી ટેકનિક વિકસાવી. "દરિયાઈ બરફ દ્વારા દરિયાઈ પાણી કેવી રીતે વહે છે તે સમજવું એ ધ્રુવીય દરિયાઈ વાતાવરણમાં આબોહવા પરિવર્તન કેવી રીતે ભજવશે તે અર્થઘટન કરવાની એક ચાવી છે," તે સમજાવે છે.
આ "ઑન-ઑફ સ્વીચ" ને શોધવાથી વૈજ્ઞાનિકોને પ્રક્રિયાઓને વધુ સારી રીતે સમજવામાં મદદ મળી છે જેમ કે ખારા સમાવિષ્ટોમાં રહેતા શેવાળ સમુદાયોને ખોરાક આપતા પોષક તત્વો કેવી રીતે ફરી ભરાય છે.
પ્રોફેસર ગોલ્ડન અધ્યયન દર્શાવે છે કે દરિયાઈ બરફમાંથી પ્રવાહી કેટલી સરળતાથી વહી શકે છે, જેમાં દરિયાઈ સમાવેશનું છિદ્રાળુ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર છે (ચિત્રમાં). ડબલ્યુએફ વીક્સ અને એ. અસુર, સીઆરઆરઈએલ (યુએસ આર્મી કોલ્ડ રિજિયન્સ રિસર્ચ એન્ડ એન્જિનિયરિંગ લેબ) રિપોર્ટ 269, 1969
દરિયાઈ બરફમાં રહેલું બ્રિન તેના રડાર સિગ્નેચરને પણ અસર કરે છે, જે ક્લાઈમેટ મોડલ્સને માન્ય કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા બરફની જાડાઈ જેવા પરિમાણોના સેટેલાઇટ માપને અસર કરે છે. આ મોડેલો મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે તેઓ આપણા આબોહવામાં ભાવિ ફેરફારોની આગાહી કરે છે અને વિશ્વના નેતાઓ અને વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા શમન વ્યૂહરચનાઓ સાથે આવવા માટે તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
બરફની વિવિધતા એક પડકાર રજૂ કરે છે, પરંતુ સંશોધકો, શિક્ષકો અને વિદ્યાર્થીઓ વચ્ચેની વિવિધતા નવા વિચારો માટે સંપૂર્ણ વાતાવરણ બનાવે છે. યુ.એસ.માં 2015માં ગણિત અને કોમ્પ્યુટર સાયન્સમાં માત્ર એક ચતુર્થાંશ ડોક્ટરલ ડિગ્રી મહિલાઓને આપવામાં આવી હતી, પરંતુ યુટાહ યુનિવર્સિટી જેવી યોજનાઓ ACCESS પ્રોગ્રામ પ્રતિભાશાળી મહિલા ગણિતશાસ્ત્રીઓને માર્ગદર્શન અને હાથ પર સંશોધન જેવી તકોને અનલૉક કરવામાં મદદ કરીને તેમને પોષે છે. આર્કટિકના અભિયાનો માત્ર વિદ્યાર્થીઓને ઉચ્ચ અનુભવ જ આપતા નથી, પરંતુ ખાતરી કરે છે કે ગણિતશાસ્ત્રીઓ આબોહવા વૈજ્ઞાનિકો અને એન્જિનિયરોની સાથે અદ્યતન સંશોધન અને ઉકેલોમાં સામેલ છે.
જ્યારે તેઓ હિમવર્ષા સામે લડી રહ્યાં નથી, ત્યારે ડૉ. રીમર અને પ્રોફેસર ગોલ્ડન ACCESS પ્રોગ્રામના ભાગરૂપે સહયોગી, આંતરશાખાકીય પ્રોજેક્ટ્સ અને સહ-માર્ગદર્શક મહિલા અંડરગ્રેજ્યુએટ વિદ્યાર્થીઓ પર કામ કરે છે. ક્લાઈમેટ ચેન્જને સમાવવા માટે 2018 માં ગણિતના ઘટકને તાજું કર્યા પછી, પ્રોફેસર ગોલ્ડને ગણિતમાં મુખ્ય અથવા સંશોધન પ્લેસમેન્ટ લેવા માટે રસ ધરાવતા ACCESS વિદ્યાર્થીઓની સંખ્યા લગભગ ત્રણ ગણી જોઈ છે.
રેબેકા હાર્ડનબ્રુક, જેઓ પ્રોફેસર ગોલ્ડનના પીએચડી વિદ્યાર્થીઓમાંના એક છે, કહે છે: “આબોહવા પરિવર્તન જેવા દબાણયુક્ત મુદ્દાઓ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવાથી આપણે ગણિતમાં વધુને વધુ લોકોને આકર્ષિત કરીએ છીએ, જે દરેક વ્યક્તિ છે, પરંતુ ખાસ કરીને, સ્ત્રીઓ, રંગીન લોકો, વિચિત્ર લોકો; અન્ડરપ્રેઝેન્ટેડ બેકગ્રાઉન્ડમાંથી કોઈ પણ વ્યક્તિ.”
હાર્ડનબ્રૂક અંડરગ્રેજ્યુએટ તરીકે તેના પ્રથમ વર્ષ પહેલા જ ACCESS પ્રોગ્રામમાં જોડાઈ હતી, તેણે ઉનાળો એસ્ટ્રોફિઝિક્સ લેબમાં વિતાવ્યો હતો, જેણે સંશોધન કરવાની શક્યતા માટે તેની આંખો ખોલી હતી. તેણી કહે છે, "તે ખરેખર જીવનમાં પરિવર્તનશીલ હતું," ઓછામાં ઓછું એટલા માટે નહીં કે તેણે અંડરગ્રેજ્યુએટ તરીકે દરિયાઈ બરફ દ્વારા થર્મલ ટ્રાન્સપોર્ટનો અભ્યાસ કર્યા પછી પ્રો. ગોલ્ડન સાથે ગણિતમાં પીએચડી કરવાનું નક્કી કર્યું.
રેબેકા હાર્ડનબ્રુક સોલ્ટ લેક સિટીમાં યુટાહ યુનિવર્સિટીમાં વિદ્યાર્થીઓને ગણિત શીખવે છે.
તે હવે નાના વિદ્યાર્થીઓને ACCESS સ્કીમ પર શિક્ષણ સહાયક તરીકે પ્રેરિત કરે છે, તેમજ મેલ્ટ પોન્ડનું મોડેલિંગ કરે છે, જે આર્ક્ટિક સમુદ્રી બરફ પર પાણીના પૂલ છે. આ તળાવો તેને પ્રતિબિંબિત કરવાને બદલે સૌર કિરણોત્સર્ગને શોષીને આર્ક્ટિક સમુદ્રી બરફના લાંબા ગાળાના ગલન દરને નિર્ધારિત કરવામાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે. જેમ જેમ તેઓ વધે છે અને એકસાથે જોડાય છે તેમ, તેઓ ખંડિત ભૂમિતિમાં સંક્રમણમાંથી પસાર થાય છે, અસરકારક રીતે ક્યારેય ન સમાપ્ત થતી પેટર્ન બનાવે છે જે ગણિતશાસ્ત્રીઓ દ્વારા મોડેલ કરી શકાય છે.
હાર્ડનબ્રૂક પ્રોફેસર ગોલ્ડન અને યુનિવર્સિટીના અગાઉના વિદ્યાર્થીઓ અને સંશોધકો દ્વારા ઓગળેલા તળાવો પર એક દાયકાના કામ પર નિર્માણ કરી રહ્યું છે, ક્લાસિકલ આઇસિંગ મોડેલને અનુકૂલિત કરીને, જે એક સદી કરતાં પણ વધુ સમય પહેલા વિકસાવવામાં આવ્યું હતું અને સમજાવે છે કે સામગ્રી કેવી રીતે મેગ્નેટિઝમ મેળવી શકે છે અથવા ગુમાવી શકે છે. તળાવની ભૂમિતિ. "મને આશા છે કે દરિયાઈ બરફ માટેનું મોડલ ભૌતિક રીતે વધુ સચોટ બનાવવા માટે જેથી તેને ઓગળેલા તળાવોને સંબોધવા માટે વધુ સચોટ અભિગમ બનાવવા માટે વૈશ્વિક આબોહવા મોડેલમાં મૂકી શકાય, જે આર્કટિકના આલ્બેડો પર આશ્ચર્યજનક અસર કરે છે," તેણી સમજાવે છે.
ગણિતશાસ્ત્રીઓએ પહેલાથી જ અનડ્યુલેટીંગ સીમાંત દરિયાઈ બરફના ક્ષેત્રની પહોળાઈને કેવી રીતે વ્યાખ્યાયિત કરવી તે અંગેનો કોયડો ઉકેલી દીધો છે, જે પેક બરફના ગાઢ આંતરિક ભાગથી બાહ્ય કિનારે વિસ્તરે છે, જ્યાં મોજા તરતા બરફને તોડી શકે છે.
કોર્ટ સ્ટ્રોંગ, જેઓ વાતાવરણીય વૈજ્ઞાનિક છે અને યુટાહ યુનિવર્સિટીમાં પ્રોફેસર ગોલ્ડનના સાથીદારોમાંના એક છે, તેમણે અસામાન્ય સ્ત્રોતમાંથી પ્રેરણા લીધી: ઉંદરના મગજના સેરેબ્રલ કોર્ટેક્સ. તેને સમજાયું કે તેઓ સીમાંત આઇસ ઝોનની પહોળાઈને માપવા માટે સમાન ગાણિતિક પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરી શકે છે જે રીતે તેઓ ઉંદરના ખરબચડા મગજની જાડાઈને માપવા માટે કરે છે, જેમાં ઘણી બધી ભિન્નતા પણ છે. આ સરળ મોડલની મદદથી, ટીમ એ દર્શાવવામાં સક્ષમ હતી કે આપણી આબોહવા ગરમ થવાથી સીમાંત બરફનો વિસ્તાર લગભગ 40% જેટલો વિસ્તર્યો છે.
યુટાહની ACCESS સ્કીમ યુનિવર્સિટી, તેના હાથ પરના સંશોધન સહિત, વિદ્યાર્થીઓને આંતરશાખાકીય વાતાવરણમાં નિમજ્જિત કરે છે જ્યાં ગણિત એક મોટા ચિત્રનો ભાગ છે. તે ક્રોસ પોલિનેશનને પ્રોત્સાહિત કરે છે, જ્યાં વિજ્ઞાનના મોટે ભાગે અસંબંધિત ક્ષેત્રોની પદ્ધતિઓ અને વિચારોનો ઉપયોગ સમસ્યાઓ ઉકેલવા માટે કરી શકાય છે જ્યારે અંતર્ગત ગણિત આવશ્યકપણે સમાન હોય છે.
પ્રોફેસર ગોલ્ડન કહે છે, "જ્યારે તમને કોઈ અસામાન્ય પરિસ્થિતિ સાથે રજૂ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તમારે કોઈ સમસ્યાને સ્પષ્ટ રીતે જોવા અને ઉકેલ લાવવા માટે વિવિધ પ્રકારના મગજની જરૂર પડે છે."
આર્કટિકમાં જોવા મળતા દરિયાઈ બરફનું નુકશાન માત્ર થોડા દાયકાઓમાં થયું છે અને તે ચિંતાજનક ગતિએ ચાલુ છે.
"અમને બધા સારા મગજની અને વિચારવાની વિવિધ રીતોની જરૂર છે જે આપણે મેળવી શકીએ, અને આપણને તેમની ઝડપથી જરૂર છે," તે કહે છે.
આ લેખની સમીક્ષા યુનિવર્સિટી ઓફ ઉટાહ, નેશનલ સાયન્સ ફાઉન્ડેશન અને ઓફિસ ઓફ નેવલ રિસર્ચ માટે એલ્વિસ બાહાટી ઓર્લેન્ડો, ઈન્ટરનેશનલ ફાઉન્ડેશન ફોર સાયન્સ, સ્ટોકહોમ અને ડૉ મેગડાલેના સ્ટોએવા, FIOMP, FIUPESM દ્વારા કરવામાં આવી છે.
5મા આંતરરાષ્ટ્રીય ધ્રુવીય વર્ષમાં સામેલ થવા વિશે વધુ વાંચો 
IPY-5 ઇન્ટરનેશનલ કોઓર્ડિનેશન ઓફિસનું આયોજન કરવા માટે બિડ મંગાવવા વિશે વધુ વાંચો | અંતિમ તારીખ: 6 ફેબ્રુઆરી 
IPY-5 રાષ્ટ્રીય સમિતિઓ માટે કોલ વિશે વધુ વાંચો 
