Björn Birnir í viðtali í New York Times um ókyrrð í lofti
Björn Birnir, prófessor við Háskóla Íslands og prófessor í stærðfræði við Kaliforníuháskólann í Santa Barbara í Bandaríkjunum, var í viðtali í New York Times (NYT) í síðustu viku vegna nýrra og nákvæmra spálíkana um hreyfingu á ögnum í straumi. Þau hefur hann þróað ásamt prófessor Luizu Angheluta við Oslóarháskóla og samstarfsteymi í Róm. Líkönin geta breytt miklu og gætu t.d. hjálpað mönnum við að bregðast fyrr við smitsjúkdómum á borð við COVID-19 en í slíkum sjúdkómum dreifast veirur í lofti. Við sögðum einmitt frá þessari rannsókn hér á síðunni okkar á dögunum.
Í New York Times er áhersla lögð á gagnsemi líkansins við að veita betri sýn á ókyrrð í lofti, sem Björn Birnir kallar raunar straumiðu, sem er vaxandi vandamál í flugi. Ekki þarf að fjölyrða um nytsemina, ef við horfum bara til fjölda flugfarþega sem hafa farið um Keflavíkurflugvöll á þessu ári. Þeir eru nú þegar orðnir 5,8 milljónir talsins þegar þetta er ritað miðað við tölur frá flugvellinum.
Ókyrrð í lofti – eitt stærsta óleysta vandamál eðlisfræðinnar
Í NYT er Björn Birnir sagður verða í fararbroddi alþjóðlegra rannsókna á ókyrrð í lofti eða straumiðu – fyrirbæri sem allir flugfarþegar þekkja vel sem afskaplega leiðinilegan fylgifisk þess að fljúga.
Í NYT segir að þessi nýlega rannsókn Björns og félaga, sem birtist í vísindaritinu Physical Review Research feli í sér eitt þróaðasta líkan sem fram hafi komið til þessa til að lýsa hreyfingu straumiðu eða ókyrrðar. Áðurnefndu líkani er ætlað að auðvelda bæði veðurfræðingarannsóknir og hönnun flugvéla í framtíðinni.
Í viðtalinu við NYT segir Björn að spurningin sem hann fái hvað oftast sé einföld: Hversu hættuleg er ókyrrð eða straumiðan í raun? En svarið er flókið, því ókyrrð er eitt af mest krefjandi viðfangsefnum eðlisfræðinnar. Nóbelsverðlaunahafinn Richard Feynman kallaði hana eitt mikilvægasta óleysta vandamál klassískrar eðlisfræði.
Hornbjarg, bátur og bjarg – tvær aðferðir útskýrðar
Til að ná utan um þetta flókna fyrirbæri vann Björn rannsókn með Luizu Angheluta-Bauer, eðlisfræðingi við Háskólann í Osló. Þau sameinuðu tvær ólíkar aðferðir í nýja líkaninu: svonefnda Lagrangian-aðferð, þar sem fylgst er með einstökum ögnum á hreyfingu, og Eulerian-aðferð, þar sem horft er á punkt í rúmi og straumurinn skoðaður í kringum hann. Samruni þessara aðferða hefur að sögn Björns skapað nýja sýn á straumiðu (ókyrrð) sem hingað til hefur verið ómögulegt að ná fram með annarri nálguninni einni, segir í New York Times.
Til að skýra þessar ólíku aðferðir betur getum við hugsað okkur Björn Birnir við tvenns konar aðstæður við rannsóknir. Í Eulerian-nálgun sendur hann á Hornbjargi og horfir til hafs og sér hvernig handfærabátur veltur í öldunum úti fyrir. Björn er með iljarnar á föstum punkti og greinir þaðan hvernig straumar og öldur hreyfast framhjá Hornbjarginu sjálfu og hafa áhrif á bátinn sem er við veiðar fyrir utan.
Við Lagrangian-nálgun er Björn um borð í bátnum sem rekur með straumum og öldunum, hann vaggar vegna undiröldu, straumrastar og vindbáru. Björn bæði sér og finnur hvernig báturinn lyftist og hnígur og snýst og breytir um stefnu eftir því sem öldur og straumar toga í hann. Þetta er eins og að vera á ferðalagi með ögninni sjálfri í miðju óreiðunnar.
Þetta þýðir að þegar þú sameinar báðar aðferðirnar í eina, eins og gert er í líkaninu, fást eiginlega tvær myndavélar sem hafa það sama í fókus en mynda samt frá ólíkum sjónarhornum
- Önnur er á hreyfingu með bátnum.
- Hin er kyrr á bjarginu og fylgist með honum.
Saman taka myndavélarnar upp kvikmynd sem sýnir bæði reynsluheim bátsins í miðri ókyrrðinni og stóru mynstrin sem móta flæðið í heild sinni.
Björn Birnir notar engan venjulegan vasareikni eða borðtölvu við rannsóknir sínar heldur ofurtölvu með gríðarlega reiknigetu. Hann hefur vakið mikla athygli hér heima fyrir rannsóknir á loðnu sem byggjast einmitt á líkönum. Í þeim hefur hann spáð fyrir um loðnugöngur við Ísland á síðustu árum og notað til þess gríðarlegan fjölda af breytum og föstum sem geta haft áhrif á niðurstöðuna.
Markmiðið: öruggari og þægilegri flugferðir
„Ég hef oft hugsað að það væri stórkostlegt ef okkur tækist að gera þá upplifun að fljúga þægilegri,“ segir Björn í viðtalinu við New York Times. Björn veit vel um hvað hann er að tala því hann flýgur oft og ferðirnar í loftinu er stundum mjög langar. Björn Birnir er Íslendingur sem hefur búið í Santa Barbara drjúgan part ævinnar og starfað þar sem vísindamaður og kennari við einn virtasta háskóla Bandaríkjanna. En hugurinn leitar það oft hingað heim að hann flýgur þá milli heimsálfanna auk þess sem hann á í rannsóknasamstarfi við fjölmarga vísindamenn vítt og breitt um veröldina.
Björn er mikill áhugamaður um íslenska náttúru og sækir oft í það á sumrin að ganga um víðerni og yfirgefnar byggðir eins og á Hornströndum og þá er brýnt að gá til veðurs.
Í NYT segir Björn einmitt að nýja líkanið muni nýtast bæði til að bæta hefðbundnar veðurspár ekki síður en veðurspár um ókyrrð. Hann segir að líkanið geti líka hjálpað til við að hanna flugvélar sem mæta betur sveiflum í loftstraumum.
Flest okkar sem fylgjumst með fréttum, höfum fengið tíðindi af því að ókyrrð sé að aukast í lofti. Í NYT greininni kemur reyndar fram að nýlegar rannsóknir bendi til þess að ókyrrð yfir Norður-Atlantshafi hafi aukist um meira en helming frá árinu 1979 til ársins 2020.
Í greininni segir að verk Björns Birnis og samstarfsmanna hans sé því talið mikilvægt framlag til að gera flugferðir bæði öruggari og þægilegri á tímum þar sem loftslagsbreytingar hafi áhrif á loftstreymi og veðurkerfi.
Ofurtölvur og loðnur – fjölbreyttar rannsóknir Björns
Björn Birnir notar engan venjulegan vasareikni eða borðtölvu við rannsóknir sínar heldur ofurtölvu með gríðarlega reiknigetu. Hann hefur vakið mikla athygli hér heima fyrir rannsóknir á loðnu sem byggjast einmitt á líkönum. Í þeim hefur hann spáð fyrir um loðnugöngur við Ísland á síðustu árum og notað til þess gríðarlegan fjölda af breytum og föstum sem geta haft áhrif á niðurstöðuna.
