大數據文摘出品
作者：王燁
提到冰山，我們最先想到的是什麼？
很多人會說是鐵達尼號。1912年4月10日，作為當時世界上最大的船舶，鐵達尼號在其處女航途中撞上冰山後沉沒，2224名船上人員中有1514人罹難，成為近代史上最嚴重的和平時期船難。
其實被冰山摧毀的輪船不止泰坦尼克一艘，作為水手口中的「輪船剋星」，冰山可以說是海洋運輸中的極端危險因素。
其原因可以用一個耳熟能詳的成語來解釋——冰山一角。
因為冰山多為密度較低的純水而海水密度相對較高，這導致冰山約有90%體積沈在海水錶面下，看著浮在水面上的形狀並猜不出水下的形狀，一不小心就會刮擦到附件航行的船隻。
形狀各異的冰山如何漂浮？這個問題也吸引了很多學者。
一家軟體公司的產品開發主管 Joshua Tauberer 發布了一款網頁應用Iceberg，可以讓你可以窮儘自己的想像，隨手畫一個二維簡筆的「冰山」，看它如何漂浮併到達一個最終的穩定狀態。
整個頁面簡單的似乎有些許枯燥，但是玩上之後，簡直停不下來！
Iceberg網站（點擊閱讀原文即可嘗試）：
https://joshdata.me/iceberger.html
文摘菌：「我畫我自己」
著名的冰山照片原來是假的
我們先來看一張完整顯示冰山海面以上和海面以下部分的照片。
是不是看著很熟悉？
無論是心理學、成功學，還是文學、社會學，經常用這種長條狀的冰山模型來解釋「冰山一角」的理論，遺憾的是，理論可能是正確的，但是這張圖卻可能是假的。
我們可以在Iceberg上畫一下試試。
無論初始狀態如何，一個長條狀的圓柱形冰山總是會回到長邊與海平面大致平行的狀態。
這背後的原理也有人研究過，密西根大學安娜堡分校地球物理學榮譽教授就發表過一篇文章，就揭示了這一現象背後的物理學原理。
理想狀態來說，在液體中的漂浮物只要滿足重心(整個物體的質量中心)和浮力中心(僅被淹沒部分的質量中心)垂直對齊時，就可以達到穩定狀態。
因此，將冰山抽象為一個圓柱體來說，可以漂浮的狀態只有兩種：圓柱體的旋轉軸要麼垂直於水面，要麼平行於水面。
埃德加·吉爾伯特(Edgar Gilbert)則在1991年證明，為了保持圓柱形軸垂直於水面的穩定平衡，必須滿足以下條件：
ρ(1−ρ)(2H/D)2<0.5
ρ是漂浮物的密度，對於冰山而言，ρ=0.9，方程要求H(圓柱體軸長)/D(底面直徑)<1.1785。
顯然，那些一眼看上去H(圓柱體軸長)和D(底面直徑)就大於1.2的柱形冰山，就是藝術創作而非真實存在的。
當然，Iceberg是一個二維的抽象演示，對於真正的三維物體而言，也許可以在極端特殊的情況下，找到一個這樣的視圖。
與冰山有關的數據科學和氣候問題
關於冰山，除了其有趣的漂浮狀態引發的討論，還有一些其他的有趣方面。
比如既然冰山對船舶航行的威脅如此之大，就需要動用國際力量檢測會對船舶航行的安全影響的冰山。
國際冰巡邏隊（International Ice Patrol）負責監測北大西洋中來自北冰洋的冰山，記錄其出現與行蹤；南極冰山由國家冰中心（National Ice Center）對每一邊長於10英里的冰山進行命名和檢測。
當然，有了衛星圖像的幫助，現代冰山的監測還可以通過判讀衛星圖像來實現。
比如 Kaggle 上的冰川圖像分類大賽，曾是 Kaggle 最火的單項比賽，擁有史上最多參賽隊伍，其主要任務就是解決一個圖像二分類問題——在衛星圖像中將船和冰山區分開來。
這項比賽最終結果是 David Austin 和 Weimin Wang 組成的隊伍一舉拔得頭籌，獲得 25000 美元獎金。據介紹，他們的解決方案能有效應用於實際生活，保證艦船在危險的水域更加安全地航行，降低船和貨物的損傷，避免人員傷亡。
有意思的是，Kaggle比賽經典的Logo也是一座幾何構圖的冰山。
除了航行安全，冰山還和全球氣候有關。
謝菲爾德大學的研究人員在《Nature Geoscience》上發表的一篇文章顯示，巨型冰山的融水可以直接影響南大洋的環流和上面的氣候。
這裡所說的「巨型」冰山的長度至少為18公里，在任何時候，都有幾十座這樣的冰山漂浮在南大洋上，而且它們個體可以存活長達十年。
數據顯示，這些巨型冰山大約占南極洲排放的冰量的一半，每年約1000立方公里——相當於剛果河的年流量。
研究表明，當南極冰蓋慢慢滑向海洋時，它們沿著大陸的基岩碰撞，吸收鐵和其他營養物質，這些營養物質被禁錮在冰中。當冰山融化時，它們將這些化學物質釋放到海洋中，從而促進浮游植物的生存，這些浮游植物的光合作用則可以吸收二氧化碳。
橙色區域為葉綠素，浮游植物光合作用的直接產物，顯示了在這座巨大冰山周圍數百公里範圍內生命的繁榮。
這種影響可能會在冰山漂浮通過之後持續長達一個月，這對周圍海洋的影響遠遠大於以前有限的觀測研究所發現的，並可能提供多達10-20%的凈碳被浮游植物吸收。
這麼說來，由全球變暖造成的冰川消融，反過來也會成為對全球變暖的一個小小的制約。
相關報道：
https://joshdata.me/iceberger.html
https://www.iflscience.com/environment/revealed-how-giant-icebergs-breathe-life-remote-oceans/
https://cloud.tencent.com/developer/article/1166329
文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/QWgB83cB9EJ7ZLmJ8rkG.html