Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Szkło i inne kruche obiekty stanowią klucz do prognozowania przyszłego klimatu. Jak bowiem zauważył Jasper Kok z amerykańskiego Narodowego Centrum Badań Atmosferycznych (National Center for Atmospheric Research), mikroskopijne cząstki kurzu, emitowane do atmosfery po rozerwaniu większych kawałków, odzwierciedlają wzorce rozpadu szklanek. Kurz jest ważny dla klimatu, ponieważ bierze udział w kontrolowaniu ilości energii słonecznej w atmosferze. W zależności od wielkości i innych cech, jedne cząstki kurzu odbijają promienie słoneczne i ochładzają Ziemię, podczas gdy drugie stanowią coś w rodzaju pułapki energetycznej, gromadząc ciepło.

Badania Amerykanów sugerują, że w atmosferze znajduje się kilkakrotnie więcej kurzu niż dotąd sądzono. Symulacje pokazały, że przy rozrywaniu kurzu na kawałki powstaje niespodziewanie wysoka liczba stosunkowo dużych fragmentów, z których obecnością i oddziaływaniami należy się liczyć.

Mimo że są małe, konglomeraty cząstek kurzu w glebie zachowują się przy uderzeniu w ten sam sposób, co upuszczona na kuchenną podłogę szklanka. Znajomość tego wzorca pomoże nam stworzyć klarowniejszy obraz przyszłego klimatu. Kok cieszy się, że wyniki jego badań przyczynią się do lepszego prognozowania pogody, zwłaszcza w rejonach, gdzie pojawia się dużo kurzu, czyli np. w północnej Afryce. Kurz ma wpływ na tworzenie się chmur i opady, a także na temperatury. Osadzając się na śniegu pokrywającym szczyty gór, przyspiesza topnienie lodowców.

Studium Koka koncentrowało się na pyłach mineralnych, które powstają, gdy ziarna piasku uderzają w glebę. Ulega ona rozdrobnieniu i uniesieniu w powietrze. Latające fragmenty mogą mieć nawet ok. 50 mikronów średnicy, co odpowiada grubości delikatnego włosa. Najmniejsze cząstki (iły) mają zaledwie 2 mikrony średnicy. Pozostają w atmosferze mniej więcej przez tydzień i krążą nad naszą planetą. Ochładzają ją, ponieważ odbijają promienie słoneczne. Większe cząstki (szlam) opadają po kilku dniach. Im większy fragment, tym większy efekt ogrzewający. Studium NCAR wskazuje, że stosunek cząstek szlamu do cząstek iłu jest od 2 do 8 razy wyższy niż ten uwzględniany w modelach klimatycznych. O ile więc klimatolodzy dokładnie odzwierciedlają liczbę cząstek iłów, o tyle popełniają sporo błędów odnośnie do liczby cząstek szlamu.

Wydaje się też, że ekosystemy morskie mogą uzyskiwać o wiele więcej żelaza z pochodzących z powietrza cząstek niż dotąd szacowano. Żelazo zwiększa zaś aktywność biologiczną, co korzystnie wpływa na oceaniczne łańcuchy pokarmowe. Dzięki temu np. rośliny pochłaniają podczas fotosyntezy więcej dwutlenku węgla.

Kruche obiekty, np. szklanki, skała czy jądro atomowe, rozpadają się zgodnie z przewidywalnymi wzorcami. Podobnie można też przewidzieć rozmieszczenie małych, średnich i dużych kawałków. Fizycy opracowali nawet matematyczne wzory, za pomocą których można opisać cały proces. Kok dywagował, że dzięki tym samym równaniom będzie można ocenić zakres wielkości fragmentów kurzu. Odwołał się do studium Guillaume'a d'Almeidy i Lothara Schütha z Instytutu Meteorologii na Uniwersytecie w Moguncji z 1983 r. Koniec końców okazało się, że kawałki suchej gleby rozpryskują się tak samo jak kawałki stłuczonej szklanki.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Microsoft stworzył prototypowy system do przechowywania informacji w szkle. We współpracy z firmą Warner Bros. koncern zapisał oryginalny firm Superman z 1978 roku na kawałku szkła o wymiarach 75x75x2 milimetry. Prace nad zapisywaniem danych w szkle są prowadzone przez Microsoft Research i stanowią one część projektu, w ramach którego Microsoft opracowuje nowe technologie archiwizacji danych na potrzeby platformy Azure.
      Budujemy całkiem nowy system, poinformował dyrektor wykonawczy Microsoftu Satya Nadella podczas konferencji Ignite. W ramach Project Silica wykorzystywane jest standardowe szkło kwarcowe.
      Obecnie Warner Bros archiwizuje filmy przenosząc ich wersje cyfrowe na taśmę i dzieląc je na trzy kolory składowe. Monochromatyczne negatywy są bowiem bardziej odporne na upływ czasu niż filmy kolorowe. To kosztowny i długotrwały proces. Microsoft chce go uprościć i obniżyć jego koszty. Jeśli Project Silica okaże się skalowalny i efektywny ekonomicznie, to będzie czymś, co z chęcią zastosujemy. Jeśli dobrze sprawdzi się w naszym przypadku, sądzimy, że będzie też przydatny dla każdego, kto chce archiwizować dane, mówi Vicky Colf, dyrektor ds. technologicznych w Warner Bros.
      Microsoft wykorzystuje femtosekundowe lasery pracujące w podczerwieni do zapisu danych na „wokselach”, trójwymiarowych pikselach. Każdy z wokseli ma kształt odwróconej kropli, a zapis dokonywany jest poprzez nadawanie mi różnych wielkości i różnej orientacji. Na szkle o grubości 2 milimetrów można zapisać ponad 100 warstw wokseli. Odczyt odbywa się za pomocą kontrolowanego przez komputer mikroskopu, który wykorzystuje różne długości światła laserowego. Światło zostaje odbite od wokseli i jest przechwytywane przez kamerę. W zależności od orientacji wokseli, ich wielkości oraz warstwy do której należą, odczytywane są dane.
      Wybór szkła jako nośnika danych może dziwić, jednak to bardzo obiecujący materiał. Szkło może przetrwać tysiące lat. Na płytce o wymiarach 75x75x2 milimetry można zapisać ponad 75 gigabajtów danych i zostanie sporo miejsca na zapisanie informacji do korekcji błędów. Podczas testów szkło było zalewane wodą, poddawane działaniu pola magnetycznego, mikrofal, gotowane w wodzie, pieczone w temperaturze 260 stopni Celsjusza i rysowane za pomocą stalowych drapaków. Za każdym razem dane można było odczytać.
      Duża wytrzymałość szkła oznacza, że archiwa z cyfrowymi danymi będą mniej podatne na powodzie, pożary, trzęsienia ziemi, zaburzenia powodowane polem magnetycznym czy na wyłączenia prądu. Ponadto szkło zajmuje niewiele miejsca. Jego największą zaletą jest wytrzymałość. Prawdopodobnie zapisane w nim dane można będzie przechowywać przez ponad 1000 lat. Stosowane obecnie metody magnetycznego zapisu ulegają szybkiej degradacji w ciągu kilku lat, dlatego też archiwalne dane zapisane na dyskach są co jakiś czas przegrywane na kolejne urządzenia.
      Celem Project Silica nie jest stworzenie produktu dla konsumentów indywidualnych. Szklane systemy przechowywania danych mają być skierowane do firm chcących archiwizować duże ilości informacji. Nie próbujemy stworzyć czegoś, co będzie używane w domu. Pracujemy nad metodą archiwizacji w skali chmur obliczeniowych. Chcemy wyeliminować kosztowny cykl ciągłego przenoszenia i zapisywania danych. Chcemy mieć coś, co można będzie odłożyć na półkę na 50, 100 czy 1000 lat i zapomnieć o tym do czasu, aż będzie potrzebne, mówi Ant Rowstron, zastępca dyrektora laboratorium w Microsoft Research Cambridge.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Celowa działalność rdzennych mieszkańców Ameryki Północnej miała większy wpływ na lasy na wschodnim wybrzeżu niż klimat, wynika z badań przeprowadzonych przez profesora Marca Abramsa z Pennsylvannia State University.
      Rdzenni Amerykanie świetnie zarządzali szatą roślinną i możemy się w tym względzie wiele od nich  nauczyć. Wiedzieli, jak doprowadzić do regeneracji roślin, którymi się żywili, jak zapewnić pożywienie zwierzętom, na które polowali. W tym celu regularnie wypalali lasy, mówi uczony.
      Abrams od 30 lat bada jakość obecnych i dawnych lasów na wschodzie Stanów Zjednoczonych. Zauważył, że od co najmniej 2000 lat lasy te były regularnie wypalane, co doprowadziło do zdominowania ich przez gatunki drzew zaadaptowane do obecności ognia. Gdy rdzenni mieszkańcy tych terenów zostali z nich wyparci, a mieszkańcy USA przestali wypalać lasy, rozpoczęły się zmiany, które doprowadziły do tego, że gatunki takie jak dąb, orzesznik i sosna zaczęły zanikać.
      Wciąż trwa spór o to, czy skład lasów został zdeterminowany głównie przez klimat czy działalność człowieka, ale nowe badania dowodzą, że celowe pożary powodowane przez człowieka były głównym czynnikiem decydującym o tym, jak wyglądały lasy na Wschodzie. To bardzo ważna wiedza, gdyż obecnie zmiany klimatyczne coraz bardziej zaprzątają uwagę naukowców, stwierdza Abrams.
      Uczony podkreśla, że wyniki jego badań nie mają odniesienia do innych regionów. Na zachodzie USA to klimat decydował o składzie lasów. Tamten region doświadczał bowiem większych upałów i większych susz.
      W czasie swoich badań Abrams i jego zespół analizowali pyłki i węgiel drzewny przed setek i tysięcy lat, a uzyskane wyniki porównywali ze współczesnymi danymi dotyczącymi składu lasów. Przyjrzeli się siedmiu typom lasów występujących w północnych i centralnych regionach wschodu Stanów Zjednoczonych.
      Badacze zauważyli, że w lasach najbardziej wysuniętych na północ współczesne dane wskazują na znaczące zmniejszenie się liczby buków, sosen, choin i modrzewi, a znaczny wzrost populacji klonu, jesionu, dębu i jodły. Z kolei lasy położone bardziej na południe były historycznie zdominowane przez dąb i sosnę, a w czasach współczesnych doszło do spadku liczby dębów i kasztanów, zwiększyła się za to liczebność klonu i brzozy.
      Współczesne lasy są zdominowane przez gatunki które są lepiej przystosowane do chłodnego klimatu, lepiej tolerują cień, nie radzą sobie z suszą i ogniem. Liczebność takich gatunków ulega zmniejszeniu gdy las jest regularnie wypalany. Gatunki takie jak dąb zajmują obszary, gdzie dochodzi do pożarów lasów. Co więcej, współczesne zmiany składu lasów powodują, że są one bardziej podatne na susze i pożary, mówi uczony.
      W czasie badań naukowcy wykorzystali też dane dotyczące liczebności populacji. Okazało się, że po setkach lat dość stabilnego poziomu wypalania lasów przez niewielką populację Indian w tym regionie doszło do gwałtownego zwiększenia liczby pożarów, a zjawisko to było związane z europejskim osadnictwem w XIX wieku. Ponadto, jak się okazało, nieliczni rdzenni mieszkańcy tych terenów byli w stanie wypalać duże obszary i robili to regularnie.
      Po roku 1940 doszło do znacznego ograniczenia liczby pożarów, to znacząco wpłynęło na lasy. Od czasu, gdy zaczęto regularną kampanię zapobiegania pożarom lasów, niemal przestało do nich dochodzić, co w znaczny sposób odbiło się na lasach. Przeszliśmy od umiarkowanej liczby pożarów, poprzez zbyt dużą ich liczbę do niemal zaniku pożarów lasów. Musimy wrócić do umiarkowanego wypalania w celu lepszego zarządzania szatą roślinną, mówi uczony.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Profesor matematyki Andrew Booker z University of Bristol rozwiązał zagadkę matematyczną sprzed 64 lat. Zagadka brzmi: jak wyrazić liczbę 33 za pomocą sumy trzech liczb podniesionych do potęgi trzeciej. Równanie wygląda w następujący sposób: x3+y3+z3=33 i jest przykładem równania diofantycznego. Nazwano je tak od imienia greckiego matematyka Diofantosa z Aleksandrii, który przed 1800 lat zaproponował podobne równania.
      Na przykład jeśli k=8, to równanie wygląda następująco 23+13+(-1)3=8.
      Matematycy, którzy mierzą się z równaniami diofantycznymi, wiedzą na przykład, że liczby, z których po podzieleniu przez 9 pozostaje reszta 4 lub 5, nie mogą być rozwiązane za pomocą równań diofantycznych. To wyklucza 22 liczby z przedziału od 1 do 100. Jednak 78 pozostałych liczb powinno mieć rozwiązania. Dotychczas nie udało się znaleźć rozwiązania dla 33 i 42.
      Booker chciał znaleźć nowe rozwiązania dla wszystkich liczb mniejszych niż 100, dla których rozwiązania można znaleźć. Stworzył więc algorytm komputerowy, którego zadaniem było rozwiązanie równania x3+y3+z3=k, a który mógł za „x”, „y” oraz „z” podstawiać liczby o wartości do 1016. Uczony przyznaje, że nie spodziewał się, że znajdzie też pierwsze w historii rozwiązanie dla k=33. Równanie wygląda następująco: (8.866.128.975.287.528)3 + (–8.778.405.442.862.239)3 + (–2.736.111.468.807.040)3 = 33
      Zatem z zakresu od k=1 po k=100 pozostała jeszcze jedna nierozwiązana liczba – 42. Dzięki pracy Bookera wiadomo, że do jej rozwiązania trzeba użyć liczb większych niż 1016.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dysruptory endokrynne (ang. endocrine disrupting chemicals, EDC) z kurzu domowego sprzyjają rozwojowi adipocytów w modelu komórkowym.
      To jedno z pierwszych badań analizujących powiązania między ekspozycją na mieszaniny związków chemicznych w pomieszczeniach a zdrowiem metabolicznym dzieci mieszkających w takich domach - opowiada dr Christopher Kassotis z Duke University. Wg amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (EPA), dzieci spożywają dziennie 60-100 mg kurzu.
      Wcześniejsze badania wykazały, że w modelach zwierzęcych ekspozycja chemiczna może sprzyjać akumulacji trójglicerydów i zwiększonej otyłości. Wiele badań obserwacyjnych sugerowało związek między wystawieniem na oddziaływanie pewnych EDC a zwiększoną wagą u ludzi.
      W ramach najnowszego studium Kassotis i inni badali wpływ mieszanin związków wyizolowanych z kurzu domowego. Naukowcy pobrali 194 próbki kurzu z domów w środkowej Karolinie Północnej. Później uzyskali z nich ekstrakty i oceniali ich zdolność do napędzania wzrostu adipocytów w modelu komórkowym.
      Okazało się, że bardzo niskie stężenia ekstraktów były w stanie sprzyjać namnażaniu komórek prekursorowych i rozwojowi adipocytów.
      Odkryliśmy, że 2/3 ekstraktów mogło sprzyjać rozwojowi komórek tłuszczowych, a połowa namnażaniu komórek prekursorowych. Wystarczyło 100 mikrogramów, czyli dawka ok. 1000-krotnie niższa od tego, co dzieci spożywają na co dzień.
      Na dalszym etapie badań Amerykanie przyglądali się związkom pomiędzy stężeniami ponad 100 substancji i stopniem rozwoju komórek tłuszczowych. Okazało się, że ok. 70 miało znaczący dodatni wpływ na rozwój adipocytów, a ok. 40 na rozwój komórek prekursorowych.
      Akademicy odkryli, że stężenia kilku związków były podwyższone w kurzu w domach, w których mieszkały dzieci z nadwagą bądź otyłością. By ustalić, które z tych substancji wiążą się z otyłością, zespół kontynuuje badania; część z nich występuje powszechnie w produktach codziennego użytku, np. w detergentach do prania, farbach czy kosmetykach.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Z artykułu opublikowanego na łamach PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) dowiadujemy się, że ludzkość doprowadziła do odwrócenia trwającego od co najmniej 50 milionów lat długoterminowego trendu ochładzania naszej planety.
      Do roku 2030 klimat Ziemi może przypominać ten z połowy pliocenu, sprzed ponad 3 milionów lat. Jeśli zaś nie zmniejszymy emisji gazów cieplarnianych, to do roku 2150 będzie klimat będzie przypominał eocen, epokę sprzed 50 milionów lat. Do tak dramatycznych zmian człowiek może doprowadzić w ciągu dwóch wieków.
      Jeśli myślimy o przyszłości w kategoriach przeszłości, to musimy stwierdzić, że wkraczamy na terytorium nieznane ludzkości. Zmierzamy w kierunku dramatycznych zmian w bardzo krótkim czasie, w ciągu kilku wieków odwracamy długoterminowy trend ochłodzenia, mówi Kevin Burke, główny autor badań.
      Wszystkie gatunki na Ziemi pochodzą od przodków, którzy przetrwali eocen i pliocen. Nie wiemy jednak, czy współczesna flora i fauna oraz człowiek są w stanie zaadaptować się do tak szybkich zmian, jakie obecnie zachodzą. Wedle współczesnej nauki, są to najszybsze zmiany, jakich doświadczyło życie na Ziemi w całej swojej historii.
      Możemy użyć przeszłości, aby dowiedzieć się, jak będzie wyglądała przyszłość. A będzie ona odmienna od wszystkiego, czego doświadczyliśmy w naszym życiu. Ludziom trudno jest wyobrazić sobie, co stanie się za 5 czy 10 lat. Używając analogii z przeszłości geologicznej Ziemi możemy przewidywać przyszłe zmiany, stwierdził profesor John Williams z University of Wisconsin-Madison.
      Podczas eocenu kontynenty były bliżej siebie, niedawno wyginęły dinozaury, a średnie temperatury były o 13 stopni Celsjusza wyższe niż obecnie. Ziemię podbijali przodkowie współczesnych ssaków, a w Arktyce rosły bagienne lasy, podobne do tych, jakie obecnie występują na południu USA.
      W pliocenie zaś Ameryka Północna i Południowa połączyły się, klimat był suchy, tworzyły się Himalaje, średnie temperatury były o 1,8–3,6 stopnia wyższe niż obecnie.
      Na potrzeby swoich badań Burke i William, przy pomocy naukowców z University of Bristol, Columbia University, University of Leeds, NASA Goddard Institute for Space Studies oraz National Center for Atmospheric Research, zbadali podobieństwa pomiędzy prognozowanymi zmianami klimatu a różnymi okresami geologicznymi. Wzięli m.in. pod uwagę wczesny eocen, środkowy pliocen, ostatnie zlodowacenie (129–116 tysięcy lat temu), środkowy holocen (6000 lat temu), epokę sprzed rewolucji przemysłowej (przed 1850 rokiem) oraz początek XX wieku. Wykorzystali scenariusz RCP8.5, który zakłada brak redukcji emisji gazów cieplarnianych oraz RCP4.5, zakładający umiarkowaną redukcję, a także trzy modele klimatyczne: Hadley Centre Coupled Model version 3, Goddard Institute for Space Studies ModelE2-R i Community Climate System Model.
      Oba scenariusze i każdy z modeli po porównaniu ich z poprzednimi epokami geologicznymi wykazały, że do roku 2030 (RCP8.5) lub 2040 (RCP4.5) klimat Ziemi ustabilizuje się w warunkach przypominających te ze środkowego pliocenu. Jeśli jednak weźmiemy pod uwagę scenariusz RCP8.5 i sprawdzimy, co będzie dalej, to modele wykazały, że do roku 2150 klimat Ziemi będzie przypominał ten z eocenu. Głębokie zmiany znajdą najpierw w centrach kontynentów i będą przemieszczały się w kierunku wybrzeży. Wzrosną temperatury, zwiększą się opady, będą topiły się lody.
      Madison w stanie Wisconsin ogrzewa się szybciej niż Seattle w stanie Washington, mimo iż oba miasta leżą na tej samej szerokości geograficznej. Oznacza to, że jeśli średnie temperatury na kuli ziemskiej zwiększą się o 3 stopnie Celsjusza, to w Madison możemy spodziewać się dwukrotnie większego wzrostu, wyjaśnia Williams.
      Badania wykazały też, że przy scenariuszu RCP8.8 całkowicie nowe warunki klimatyczne pojawią się na 9% powierzchni Ziemi. Oznacza to, że obszary takie jak m.in. południowo-wschodnia Azja, północna Australia i wybrzeża obu Ameryk doświadczą warunków, jakich nigdy wcześniej nie doświadczyły.
      Przed 10 laty szwedzki naukowiec Johan Rockström i jego zespół opracowali koncepcję „bezpiecznej przestrzeni operacyjnej”. To warunki klimatyczne, w jakich mogą rozwijać się współczesne społeczeństwa rolnicze. Im dalej odsuwamy się od warunków klimatycznych Holocenu, tym większej jest ryzyko opuszczenia bezpiecznej przestrzeni operacyjnej, mówi Wiliams. W ciągu tych 20–25 lat od kiedy zajmuję się tym zagadnieniem przeszliśmy od prognozowania nadchodzących zmian klimatycznych, poprzez wykrywanie skutków tych zmian po doświadczanie ich negatywnych efektów. Z ich powodu już teraz umierają ludzie, ich nieruchomości są niszczone, widzimy coraz więcej pożarów i coraz silniejsze sztormy. W systemie klimatycznym gromadzi się coraz więcej energii, co prowadzi do coraz bardziej gwałtownych zjawisk, stwierdza uczony.
      W historii Ziemi dochodziło do wielu wielkich wydarzeń. Ewoluowały nowe gatunki, życie potrafiło przetrwać największe klęski, gatunki również dawały sobie radę. Jednak wiele gatunków stracimy. I my żyjemy na tej planecie. Są rzeczy, o które powinniśmy się matrwić. Nasza praca pokazuje, że z historii możemy wyciągać wnioski, rozumieć zmiany i lepiej się do nich dostosowywać, dodaje Williams.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...