半导体数学模型：协助测量冰的特性

　　据有关气候变化的(美国)政府座谈小组(IPCM, Intergovernmental Panel on Climate Change)预测，南极冰帽可能在2050年到2100年间消失，但是，该小组承认他们所预测的冰帽完全消失的年份仅仅是一个猜测。目前，通过利用最初为固体半导体而构思的模型，科学家可以测量两极冰帽的渗透性，从而精确地对全球变暖的趋势作出预测。Utah大学的数学家Ken Golden现在正在南极的一座澳大利亚的研究船上工作，领导对冰帽的渗透性的建模。

　　“在南极海洋冰帽中，我们正在对海冰的渗透性进行试验，”Golden说，“我们正在做直流阻抗测量以获得冰的导电特性，并且不久前我们发现了对浸透阀值的生动例证。”

　　Golden利用在随机电阻网络中具有有效传导率的固体半导体数学模型，对冰的渗透极限进行了建模。该极限值确定在什么时间出现传导率快速上升的变化。在冰帽版本的模型中，渗透极限确定在什么时间出现全球稳妥快速上升的跳变。

　　目前，我们更牢固地掌握了渗透性对海冰的变量—即温度和盐度—的依赖关系，我们的测量结果可能有助于在全球气候模型中为海冰提供更为现实的表示方法，有助于完善对全球气候和变暖效应的预测，”Golden说。

　　最近，Golden向美国地球物理联盟(AGU)提交了他的主张，AGU作出的反应就是称Golden的工作为“海冰渗透性及其对全球变暖影响的统一理论。”

　　白色的海冰通常在两极反射阳光，但是，空旷的海水取而代之会吸收光线。问题在于：什么时候才会达到全球变暖急剧加速的那一点？每年春天，融化的海冰创建吸收阳光光线的池塘。这些春天融化的池塘的排水受到冰的渗透性的控制，Golden利用固体电子模型对其进行建模。

　　在随机电阻网络中的有效传导率取决于出现传导率快速上升的跳变处的阀值，包括描述跳变的出现有多快的一个指数。Golden解释说，这个公式还把海冰的渗透性描述为一个由浸透阀值附近的盐水量决定的函数。Golden已经测量了描述跳变有多快的指数，并发现它也是用于半导体的通用格子值。