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Les agriculteurs et les éleveurs du sud-ouest des États-Unis sont confrontés à des défis liés au réchauffement atmosphérique provoqué par l’activité humaine.

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Les agriculteurs et les éleveurs du sud-ouest des États-Unis sont confrontés à des défis liés au réchauffement atmosphérique provoqué par l’activité humaine.

Carte de la zone d’étude et de l’étendue de la sécheresse 2020. La zone d’étude est représentée en noir et comprend des parties de l’Utah, du Colorado, du Nouveau-Mexique et de l’Arizona. La fourchette des notes de sécheresse de l’USDM pour le 29 décembre 2020 est également affichée. L’avenir de la Terre (2023). est ce que je: 10.1029/2022EF002943

Le sud-ouest américain a toujours été un endroit sec, suggérant des visions romantiques de paysages chauds, accidentés, blanchis par le soleil et apparemment sans fin et de cieux nocturnes remplis d’étoiles. Cependant, les plantes, les animaux et les habitants de la région des Four Corners (Utah, Colorado, Nouveau-Mexique et Arizona) ont pu s’adapter, et même prospérer, dans des terres où les précipitations sont plus faibles et les températures plus élevées.


Bien avant l’arrivée des colons espagnols dans la région au XVIe siècle, les communautés autochtones Pueblo pratiquaient une agriculture particulièrement adaptée à cet environnement sec et prospéraient ainsi. Lorsque les Espagnols ont introduit le bétail et d’autres animaux d’élevage, le fourrage disponible s’est avéré approprié et suffisamment abondant pour le pâturage, ce qui a conduit à la domination de l’élevage de bétail dans la région.

Cependant, la hausse des températures causée par le réchauffement atmosphérique d’origine humaine entraîne des changements majeurs dans la vie agricole dans le Sud-Ouest. Selon une étude récente menée par des chercheurs de l’UC Santa Barbara et de l’UC Merced, « la hausse des températures provoquée par le changement climatique d’origine humaine a des impacts persistants et dévastateurs sur la productivité des plantes, avec des impacts significatifs sur les éleveurs et autres utilisateurs des terres de la région. »

« Il existe des extrêmes climatiques qui sont associés à trop ou pas assez de précipitations », a déclaré Chris Funk, climatologue à l’Université de Californie à San Francisco et co-auteur d’un article de recherche publié dans l’article. L’avenir de la Terre. « Ce sur quoi ces travaux se sont réellement concentrés est un type de changement climatique différent et tout aussi dangereux, associé au dessèchement des plantes dû à des températures extrêmes. »

En plus d’une sécheresse majeure qui dure depuis deux décennies, les chercheurs ont découvert que la hausse des températures moyennes de l’air a exacerbé la sécheresse et d’autres conditions qui augmentent l’évaporation des feuilles. Résultats? Diminution de la végétation pour soutenir la vie dans l’aire de répartition.

La capacité de l’air à retenir l’eau (sous forme de vapeur) est la clé de leurs découvertes, selon Funk, qui dirige le Center for Climate Hazards à l’UC San Francisco.

« Pour chaque degré Celsius de réchauffement, la quantité de vapeur d’eau que l’air peut retenir augmente d’environ 7 % car les atomes d’hydrogène et d’oxygène présents dans l’air rebondissent davantage », a-t-il déclaré. « Il y a donc plus d’espace entre eux et cela peut contenir plus d’eau. » Ironiquement, a-t-il ajouté, l’augmentation de la capacité pourrait conduire à des inondations plus graves lorsque le point de saturation maximum est atteint, car il y a plus d’eau susceptible de tomber dans l’atmosphère.

Mais la capacité accrue de l’atmosphère à retenir l’eau amplifie également les saisons sèches, en puisant l’eau de la végétation pour répondre à la demande croissante d’humidité dans l’air plus chaud. Cette différence entre la quantité d’eau dans l’air et son degré de saturation est appelée déficit de pression de vapeur (VPD).

« Ce déficit a trois impacts principaux sur le paysage », a expliqué Funk. « L’une serait des cultures moins productives. L’autre, sur laquelle nous nous sommes concentrés, est la productivité des pâturages – la santé des pâturages. Le troisième est l’ampleur des incendies de forêt et les faibles niveaux d’humidité des combustibles morts. »

Au cours du siècle dernier, selon l’Agence américaine de protection de l’environnement, les températures moyennes dans le sud-ouest, y compris en Californie et au Nevada ainsi que dans les États de Four Corners, ont augmenté jusqu’à 2 degrés Fahrenheit (environ 1,1 degrés Celsius).

Et cela apparaît. Dans la région des Four Corners, les chercheurs ont observé une diminution significative de la quantité de végétation verte en 2020. Ils estiment qu’environ la moitié de cette diminution était due à l’impact de la hausse des températures de l’air.

Les plantes et les animaux qui en dépendent ne sont pas les seuls à être touchés. Les communautés agricoles et d’élevage, en particulier les communautés autochtones du Sud-Ouest qui dépendent fortement de la végétation, pourraient être contraintes d’acheter des aliments pour animaux, dont les prix peuvent également être affectés par un temps anormalement sec.

« La réalité est que ce déficit de pression de vapeur, bien qu’apparemment intangible, entraîne des impacts réels sur les gens, comme un manque d’eau ou une mauvaise santé », a déclaré l’auteur principal Emily Williams, qui a réalisé ce travail en tant que doctorante à l’UCSF. « Alimentation. » avant de déménager à UC Merced pour des recherches postdoctorales. « Et bon nombre des personnes les plus touchées, comme les communautés tribales, qui vivent ici depuis des générations en équilibre relatif avec la Terre, sont désormais particulièrement vulnérables et, de plus, n’ont que peu fait pour contribuer au changement climatique d’origine humaine. »

Malgré les prévisions d’El Niño qui devraient apporter davantage de pluie dans le sud-ouest cet hiver, la région des Four Corners restera probablement sèche, a déclaré Funk.

« Premièrement, ‘Southwest’ et ‘Four Corners’ pourraient être très différents », a-t-il déclaré. « La connexion entre la mousson d’été des Four Corners et l’oscillation australe d’El Niño est faible. » Il a ajouté que la récente mousson d’été a été insuffisante en termes d’humidité qu’elle a apportée à la région, et que la chaleur anormale, en particulier dans le Colorado, le Nouveau-Mexique et l’Arizona, a amplifié les effets du VPD.

« Ainsi, même si El Niño peut augmenter les précipitations hivernales dans certaines parties du sud-ouest, il augmente également la température de l’air et le VPD », a-t-il expliqué. « L’impact récent, combiné à une faible mousson d’été, signifie que l’Arizona, et en particulier le Nouveau-Mexique, continue de connaître une grave sécheresse. »

Les chercheurs affirment que les résultats de cette étude pourraient s’appliquer à d’autres régions du monde aux climats secs ou semi-arides. Funk et ses collègues du Center for Climate Risk font progresser rapidement leurs capacités de prévision climatique en comprenant les rôles et les impacts des déficits de pression de vapeur lors de l’alternance des systèmes météorologiques El Niño et La Niña, chacun apportant des températures différentes et la probabilité de différents événements météorologiques. .

Paradoxalement, le changement climatique, qui a entraîné une convergence de l’humidité vers l’océan Pacifique, renforce le phénomène La Niña. Avec de meilleures prévisions, il pourrait être possible de prévoir et de s’adapter aux impacts de la sécheresse et d’autres événements induits par la chaleur à l’avenir.

Plus d’information:
Émilie L. Williams et al., Le changement climatique anthropique a un impact négatif sur la végétation et les conditions d’alimentation dans la région du Grand Four Corners, L’avenir de la Terre (2023). est ce que je: 10.1029/2022EF002943

Fourni par l’Université de Californie – Santa Barbara

la citation: Les agriculteurs et les éleveurs du sud-ouest des États-Unis sont confrontés à des défis dus au réchauffement atmosphérique d’origine humaine (11 décembre 2023) Extrait le 11 décembre 2023 de https://phys.org/news/2023-12-farmers-ranchers -southwestern-due- human-ated.html

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Une nouvelle méthode d’appariement des fonctions d’onde aide à résoudre les problèmes quantiques à plusieurs corps

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Une nouvelle méthode d’appariement des fonctions d’onde aide à résoudre les problèmes quantiques à plusieurs corps

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Les systèmes en interaction forte jouent un rôle important en physique quantique et en chimie quantique. Les méthodes stochastiques telles que la simulation de Monte Carlo constituent un moyen éprouvé pour étudier de tels systèmes. Cependant, ces méthodes atteignent leurs limites lorsque se produisent des oscillations de signal.

Ce problème a maintenant été résolu par une équipe internationale de chercheurs d’Allemagne, de Turquie, des États-Unis, de Chine, de Corée du Sud et de France en utilisant la nouvelle méthode d’appariement des fonctions d’onde. Par exemple, les masses et les rayons de tous les noyaux jusqu’au groupe numéro 50 ont été calculés à l’aide de cette méthode. Les résultats sont désormais en accord avec les mesures des chercheurs un rapport Dans le magazine nature.

Toute matière sur Terre est constituée de minuscules particules appelées atomes. Chaque atome contient des particules plus petites : des protons, des neutrons et des électrons. Chacune de ces particules suit les règles de la mécanique quantique. La mécanique quantique constitue la base de la théorie quantique à N corps, qui décrit des systèmes contenant de nombreuses particules, tels que les noyaux atomiques.

Une classe de méthodes utilisées par les physiciens nucléaires pour étudier les noyaux atomiques est l’approche fondée sur des principes. Il décrit des systèmes complexes en commençant par une description de leurs composants élémentaires et de leurs interactions. Dans le cas de la physique nucléaire, les composants élémentaires sont les protons et les neutrons. Certaines des questions clés auxquelles les calculs élémentaires peuvent contribuer à répondre concernent les énergies de liaison et les propriétés des noyaux atomiques et la relation entre la structure nucléaire et les interactions fondamentales entre protons et neutrons.

Cependant, ces méthodes primitives ont des difficultés à effectuer des calculs fiables pour des systèmes aux interactions complexes. L’une de ces méthodes est la simulation quantique de Monte Carlo. Ici, les quantités sont calculées à l’aide de processus stochastiques ou stochastiques.

Bien que les simulations quantiques de Monte Carlo puissent être efficaces et puissantes, elles souffrent d’une faiblesse majeure : le problème des signes. Cela se produit dans les opérations avec des poids positifs et négatifs qui s’annulent. Cette annulation conduit à des prédictions finales inexactes.

La nouvelle approche, connue sous le nom de correspondance de fonctions d’onde, vise à aider à résoudre ces problèmes de calcul pour les méthodes élémentaires.

« Ce problème est résolu par la nouvelle méthode d’appariement des fonctions d’onde en mappant le problème complexe à une première approximation d’un système modèle simple qui ne présente pas de telles oscillations de signal, puis en abordant les différences dans la théorie des perturbations », explique le professeur Ulf-Gee. Meissner est membre de l’Institut Helmholtz de physique des rayonnements et nucléaires de l’Université de Bonn, ainsi que de l’Institut de physique nucléaire et du Centre de simulation et d’analyse avancées du Forschungszentrum Jülich.

« Par exemple, les masses et les rayons de tous les noyaux jusqu’au groupe numéro 50 ont été calculés et les résultats concordent avec les mesures », explique Meissner, qui est également membre des domaines de recherche interdisciplinaires Modélisation et Matériaux à Harvard. Université de Bonn.

« Dans la théorie quantique à N corps, nous rencontrons souvent une situation dans laquelle nous pouvons effectuer des calculs en utilisant une simple interaction approximative, mais les interactions de haute précision du monde réel provoquent de graves problèmes de calcul », explique Dean Lee, professeur de physique à l’Université Rare. Centre de recherche. Istope Beams et le Département de physique et d’astronomie (FRIB) de la Michigan State University et directeur du Département des sciences nucléaires théoriques.

La correspondance des fonctions d’onde résout ce problème en supprimant la partie à courte distance de l’interaction de haute précision et en la remplaçant par la partie à courte distance d’une interaction facilement calculable. Cette transformation est effectuée de manière à préserver toutes les propriétés importantes de l’interaction originale du monde réel.

Étant donné que les nouvelles fonctions d’onde ressemblent à celles de l’interaction facilement calculable, les chercheurs peuvent désormais effectuer des calculs en utilisant l’interaction facilement calculable et appliquer une procédure standard pour traiter les petites corrections – appelée théorie des perturbations.

L’équipe de recherche a appliqué cette nouvelle méthode aux simulations quantiques de Monte Carlo de noyaux légers, de noyaux de masse moyenne, de matière neutronique et de matière nucléaire. Grâce à des calculs minutieux à partir de zéro, les résultats correspondent étroitement aux données réelles sur les propriétés nucléaires telles que la taille, la structure et l’énergie de liaison. Des calculs qui étaient auparavant impossibles en raison du problème de signe peuvent désormais être effectués grâce à l’appariement de fonctions d’onde.

Alors que l’équipe de recherche s’est concentrée exclusivement sur les simulations quantiques de Monte Carlo, l’appariement des fonctions d’onde devrait être utile pour de nombreuses approches fondées sur des principes différents. « Cette méthode peut être utilisée à la fois en informatique classique et quantique, par exemple, pour mieux prédire les propriétés des matériaux dits topologiques, qui sont importants pour l’informatique quantique », explique Meissner.

Le premier auteur est le professeur Serdar Al-Hatisari, qui a travaillé pendant deux ans en tant que membre de la bourse ERC Advanced EXOTIC du professeur Meissner. Selon Meissner, une grande partie du travail a été réalisée à cette époque. Une partie du temps de calcul des supercalculateurs du Forschungszentrum Jülich a été assurée par l’Institut IAS-4, dirigé par Meissner.

Plus d’information:
Sardar Hattisari et al., Correspondance de fonctions d’onde pour résoudre des problèmes quantiques à plusieurs corps, nature (2024). est ce que je: 10.1038/s41586-024-07422-z

Informations sur les magazines :
nature


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Une éruption solaire massive éclate quelques jours après qu’une intense tempête ait créé les aurores boréales.

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Une éruption solaire massive éclate quelques jours après qu’une intense tempête ait créé les aurores boréales.

Une autre énorme éruption solaire a explosé quelques jours après la dernière éruption, provoquant des expositions époustouflantes d’aurores boréales à travers le Royaume-Uni et les États-Unis – mais ne vous attendez pas à une autre exposition époustouflante.

Cette dernière éruption est plus puissante que l’explosion du week-end et constitue la plus importante depuis près de deux décennies.

Cette éruption est beaucoup plus grande, mais la placer face au soleil en réduit l’effet.Crédit : NOAA
Une tempête solaire majeure au cours du week-end a donné lieu à des expositions éblouissantes d’aurores boréales à travers le Royaume-Uni et les États-Unis.Crédit : PA

De graves tempêtes solaires peuvent perturber les satellites GPS, les réseaux électriques, les appareils électroniques, y compris les téléphones portables, et Internet.

Le résultat le moins destructeur et le plus délicieux est l’éblouissante aurore boréale verte et violette, connue sous le nom d’aurores boréales.

Mais cette nouvelle éruption ne devrait pas provoquer de chaos, et il est peu probable que de la lumière apparaisse non plus.

Le pire des cas est une perte temporaire des signaux radio, selon la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

La Terre a échappé à la ligne de mire lorsque l’éruption a éclaté sur une partie du Soleil en orbite loin de nous.

L’Administration nationale des océans et de l’atmosphère (NOAA) a émis une alerte indiquant que le soleil n’est « pas encore en plein soleil ».

La dernière fusée éclairante a été classée par les experts comme X8.7, plus forte que la fusée X2.2 du week-end.

Il s’agit du plus grand cycle solaire actuel de 11 ans.

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« Compte tenu de son emplacement, toute éjection de masse coronale associée à cette éruption n’aurait probablement aucun effet géomagnétique sur Terre », a expliqué la NOAA.

Mais Brian Brasher, de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), a déclaré à l’AP que la lueur pourrait être plus forte lorsque les scientifiques collectent des données provenant d’autres sources.

Les Britanniques de tout le pays ont pu profiter d’une vue éblouissante sur les aurores boréales grâce à la tempête solaire.

Pendant ce temps, le Met Office britannique a déclaré : « Toutes les vues seront probablement limitées aux hautes latitudes » avec « seulement une faible chance de s’étendre aussi loin au sud que l’Écosse ou des latitudes similaires ».

Le Soleil approche du sommet de son cycle de 11 ans, créant de puissantes explosions d’énergie et de matière qui sont libérées très rapidement et pourraient heurter le champ magnétique terrestre.

Aucune perturbation majeure n’est attendue cette fois

Qu’est-ce que les aurores boréales ?

Les aurores boréales se produisent lorsque des particules chargées entrent en collision avec des gaz présents dans l’atmosphère terrestre autour des pôles magnétiques.

Dans l’hémisphère Nord, la majeure partie de cette activité se produit dans une bande connue sous le nom d’ovale d’aurore, couvrant des latitudes comprises entre 60 et 75 degrés.

Lorsque l’activité est forte, elle s’étend pour couvrir une zone plus vaste – ce qui explique pourquoi les expositions peuvent parfois être vues aussi loin au sud que le Royaume-Uni.

La visibilité des aurores boréales a augmenté vendredi en raison d’une « forte » tempête géomagnétique, selon l’Administration nationale américaine des océans et de l’atmosphère (NOAA).

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Ce phénomène apparaît sous la forme de magnifiques bandes de lumière vertes et violettes dansantes, qui captivent les gens depuis des milliers d’années.

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Des scientifiques irlandais développent un système capable de prouver l’existence de la vie sur Mars

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Des scientifiques irlandais développent un système capable de prouver l’existence de la vie sur Mars

Les scientifiques de la Dublin City University (DCU) estiment que notre planète a 4,5 milliards d’années et que les premiers signes de vie ici – créés par des organismes microscopiques – se trouvaient dans des roches anciennes, il y a 3,7 milliards d’années.

Le professeur Sean Jordan, de la DCU, a déclaré : « Le problème avec les estimations des premières formes de vie est que les caractéristiques créées par ces premiers organismes, qui ont laissé des empreintes physiques dans ces roches anciennes, pourraient, je pense, avoir été créées par un autre processus qui ne le fait pas. pas « . Cela n’implique aucune forme de vie.

Le Dr Jordan, dont les recherches viennent d’être publiées dans la revue scientifique, a ajouté : « Les recherches que nous menons à la DCU pourraient fournir une bien meilleure façon de répondre à cette question importante avec plus de certitude. » Communications Terre et Environnement.

La NASA prévoit une mission de retour d’échantillons sur Mars dans les années 2030.

Cela impliquera de renvoyer des échantillons de roches et de poussières sur Terre pour analyse. À ce stade, il sera crucial pour la science de disposer d’une méthode éprouvée et fiable pour identifier les premiers signes de vie dans les spécimens anciens.

Le Dr Jordan a déclaré : « Nous devons de toute urgence développer une méthode scientifique éprouvée pour identifier les premiers signes de vie dans les roches anciennes, et c’était l’objet de cette nouvelle recherche. » « Actuellement, lorsque nous observons de petites structures microscopiques dans des roches anciennes, nous ne pouvons pas être sûrs si elles ont été formées par des organismes vivants primitifs ou par un processus non vivant.

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« Ce processus non vivant peut être le signe de structures chimiques qui conduisent à l’origine de la vie.

« Je développe des méthodes qui nous permettront d’étudier exactement cela. C’est important car cela permettra aux scientifiques d’identifier les premiers signes de vie sur Terre et peut-être sur d’autres planètes. »

Mars a déjà été décrite comme un désert aride, où les températures descendent jusqu’à -153°C en hiver et où l’atmosphère ne représente que 1 % de la densité terrestre, composée principalement de dioxyde de carbone.

Au cours du premier milliard d’années, les océans et les mers étaient protégés par une épaisse couche d’air.

Cependant, son champ magnétique s’est fermé, permettant au vent solaire d’emporter l’atmosphère et l’eau et de disparaître dans l’espace.

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