救滑铁卢大学的研究人员采用了与外星杀手在1987年电影《铁血战士》中追踪阿诺德·施瓦辛格的军事突击队相同的技术,研究了光与雪相互作用的方式,这将使科学家对气候变化有更深入的了解。
在电影中,施瓦辛格饰演的肌肉发达的自由战士与一个使用热成像技术寻找并摧毁人类的敌对对手作战。
“捕食者可以在红外线中看到,”计算机科学博士候选人Petri Varsa说,他将此与植物感知自身环境变化的方式联系起来。
事实证明,捕食者就像邻居草坪上的灌木,尽管灌木的邪恶意图较小。
“植物可以'看到',”Varsa说,他是开发计算机模型的团队的一员,该团队可以模拟光如何与复杂材料相互作用,并发生相应的颜色变化。
“它们不是真的,但它们对某些颜色有反应,就在我们能看到的范围之外。"
在电影中,捕食者感知红外能量的能力使施瓦辛格的静脉爆裂战犬——当今气候科学家的替身——“处于劣势,”瓦尔萨说,“因为他看不到与捕食者相同的颜色。
但是,通过一个计算机程序,科学家可以预测气候变化导致的降雪将如何影响植物生长,Varsa希望能够解决这个问题。
“当有一点积雪时,一些光线总是会通过,”他解释说,并指出吸收的光量直接影响颜色的变化。
“这包括我们看不见的颜色,这些颜色超出了我们的范围。但植物是可以接受的。
由研究人员设计的SPLITSnow“光传输”模型将有助于确定灌木如何通过数字实验做出反应,从而产生气候信息的宝库。
“科学家目前面临的一个问题是绿化现象,”滑铁卢大学计算机科学教授格拉迪米尔·巴拉诺斯基说。
“世界上许多地区的植被在季节周期中比以前更早、更广泛地生长,这可能会改变整个能量平衡。
Varsa说,SPLITSnow模型使科学家能够预测光的传输方式,“不仅仅是颜色,还有方向。
“所以它可能会变得更像镜子,或者更不像镜子,这取决于小雪粒本身的特性。
他指出,雪之所以看起来是白色的,是因为“光线从各个不同的方向反射,所有的颜色都混合在一起,变成白色。
“这真的只是很多很多的微型冰块,一点点的冰幕。
“但是,如果你在阳光明媚的日子里在冰屋里,一切都有一种绿蓝色,因为一些红光已经被吸收了。这个模型可以做出这样的预测。
因为它取决于雪密度、含水量以及单个雪粒的大小和形状等因素,所以事情很快就会变得复杂。
但是,通过研究雪的复杂、万花筒般的性质,了解雪如何改变光的传输,将有助于可持续发展、研究、教育和创新方面的工作。
“即使是雪传播的光的数量和质量的微小变化也可能极大地影响生态系统,”Varsa说,并指出燃烧产生的杂质,如森林火灾,以及雪和藻类混合在一起的区域,如何影响读数。
撇开气候变化不谈,该团队的计算机模型还有一个不那么无私但令人信服的好处:让视频游戏和电影更加逼真。
“我们并没有真正考虑雪——它是白色的,不管怎样,”瓦尔萨指出,他指出2013年迪斯尼电影《冰雪奇缘》是一部可能受益于更逼真的雪景的电影。
“但是,当光线穿过雪地进入脚印或滑雪杖印记时,它是绿蓝色的。
“所有这些小事都增加了很多我们认为理所当然的真实感和多样性。当它们丢失时,东西看起来就是假的。
对于那些在动画和视频游戏行业工作的人来说,SPLITSnow 模型可以节省时间。
“计算机图形学行业倾向于使用艺术家为包含雪的场景着色,”Varsa指出。
“但随着时间的推移,电影看起来更好,视频游戏变得更加逼真的部分原因是,越来越多的这些过程变得自动化,艺术家可以将注意力集中在其他方面。
“如果你有一个雪区域,光线在后面或上面,透过它照射,我们可以直接计算出这种颜色,而不必手动猜测你认为什么看起来不错。
“由于我们的模型能够预测颜色,因此该部件可以自动化。