Климат: благодаря ИИ ученые реконструируют «родословные» айсбергов

RFI: Как работает новая система искусственного интеллекта, отслеживающая происхождение айсбергов?

Бен Эванс : Система искусственного интеллекта обнаруживает айсберги по спутниковым снимкам. Он записывает их контуры и изучает геометрию каждого из них. Основываясь именно на их геометрии, программное обеспечение может отслеживать айсберги во времени, принимая во внимание тот факт, что по мере их дрейфа они вращаются сами по себе и могут фрагментироваться на несколько частей. СистемаЯ выполняет своего рода автоматизированную головоломку, чтобы назначить более мелкие фрагменты их «родителю» » до фрагментации, чтобы мы могли определить объем льда с течением времени, независимо от того, фрагментируется он или нет.

Территория, над которой вы работаете, очень велика. Можете ли вы дать нам представление о том, сколько данных вы собираете? ? Сколько айсбергов вы можете отслеживать одновременно? ?

Метод был разработан на основе набора данных, полученного несколько лет назад в Гренландии. Насколько я помню, здесь зафиксировано около 25 000 наблюдений айсбергов. Поэтому мы разработали систему искусственного интеллекта для их отслеживания. Теоретически цель состоит в том, чтобы использовать систему ИИ также в континентальном масштабе в Антарктиде, где есть десятки тысяч айсбергов, а может быть, даже сотни тысяч. Мы еще не достигли этой цели, но наша конечная цель — создать систему реального времени. Таким образом, каждый раз, когда спутник проходит над этой территорией и делает снимок, мы можем обновить положение всех айсбергов, которые он фотографирует. За годы работы мы обработаем миллионы наблюдений. Вот почему нам нужна автоматизированная система искусственного интеллекта.

Какой именно тип данных вы получаете с помощью этого программного обеспечения ? Речь идет об изображениях, измерениях, цифрах ?

Начнем со спутниковых снимков. По этим изображениям мы можем описать длину, ширину и площадь каждого айсберга. Это позволяет нам рассчитать его объем и, следовательно, количество содержащейся в нем пресной воды. Затем программное обеспечение преобразует эти данные во временные ряды, которые отслеживают эволюцию айсберга с течением времени по мере его дрейфа. Представьте себе карту с точками, на которых указано расположение всех айсбергов на нашей планете. По каждому из них вы можете запросить у ИИ конкретные данные: как быстро он растаял за последний год? Где именно оно расплавилось? Откуда эта пресная вода сбрасывалась в океаны? Вот такие вопросы мы можем задавать.

Также читайтеПочему таяние льдов Гренландии угрожает человечеству (и устраивает Трампа)?

Для чего вы будете использовать эту информацию? ?

Мы представляем несколько вариантов использования этого типа данных. Навигация например. В полярных регионах это несет в себе риски. Если мы будем знать, где находятся айсберги и куда они дрейфуют, в будущем мы сможем создать модели предотвращения, своего рода карту рисков для моряков в реальном времени.

Но основной мотивацией этой работы остается улучшение науки о климате. В Соединенном Королевстве вклад в Межправительственную группу экспертов по изменению климата (МГЭИК) основан на британской модели, которая сочетает в себе несколько модулей для моделирования климат. Часть, посвященная океанам, называется NEMO: инструмент, разработанный совместно многими европейскими странами и ставший мировым эталоном в исследованиях океана. Но даже эта модель, одна из самых эффективных на сегодняшний день, все еще не может достоверно отобразить присутствие и движение айсбергов. Основная причина в том, что до сих пор у нас не было необходимых наблюдений. Как вы упомянули, это настолько огромные территории, что физически невозможно поехать туда, чтобы понаблюдать за айсбергами, посчитать их и оценить их объем. Единственный способ сделать это — наблюдать за ними со стороны.космос.

Таким образом, наша новая технология позволяет нам расширить наши наблюдения и интегрировать эти новые физические данные в модели океана. Таким образом мы надеемся улучшить наше численное моделирование климата и, следовательно, уточнить наши прогнозы того, что произойдет. Эта тема особенно актуальна сегодня, поскольку мы ожидаем увидеть свободный ото льда Северный Ледовитый океан в относительно ближайшем будущем. Такая эволюция глубоко изменила бы динамику ледников Гренландии: их фронты высвободили бы больше айсбергов, которые могли бы двигаться более свободно и быстрее, не будучи больше пленниками паковых льдов. На антарктической стороне мы также опасаемся ускорения движения ледяных шапок и увеличения таяния морского льда. В течение следующих 50–100 лет эти изменения сделают эту часть системы Земли все более решающей для баланса планеты. глобальный климат.

Также читайтеВ Швеции ледникам грозит опасность из-за изменения климата

Какова конкретная связь между айсбергами и глобальным климатом? ?

Возьмем пример Антарктиды. Айсберги рождаются из выпавшего на сушу снега, скопившегося в ледяные шапки. Со временем эта пресная вода отрывается от континента в виде массивных блоков, которые распадаются и уносятся в море. В отличие от морского льда, который образуется из замерзшей соленой воды, эти айсберги полностью состоят из пресной воды. Как только они начинают плавать, они способствуют повышению уровня океана.

Но их роль выходит далеко за рамки: они влияют на великую глобальную циркуляцию океана. За что ? Потому что пресная вода менее плотная, чем морская, и именно эта плотность (коктейль температуры и солености) управляет глубоководными океанскими течениями. Рядом с Антарктидой эта пресная вода погружается в так называемую «антарктическую придонную воду» — слой глубиной в несколько миль, который течет на север и питает глобальную циркуляцию океана. Но если айсберг будет дрейфовать дальше, прежде чем растаять, его пресная вода может смешаться с другими течениями, такими как более мелкие субантарктические, с гораздо меньшими глобальными последствиями. Единственное: пока мы не знаем, откуда именно эта пресная вода сбрасывается в океан, мы не можем рассчитать локальные изменения плотности. А без этого невозможно предсказать, как будут развиваться основные океанские течения. Однако они имеют решающее значение: они определяют способность океанов поглощать тепло, CO2 и все эти элементы, которые регулируют наш климат.

Влияет ли таяние айсбергов на экосистемы? ?

Да, абсолютно. Как я уже сказал, айсберги тают и выделяют пресную воду. Но они также выделяют питательные вещества. Часть этих питательных веществ поступает из горных пород, размытых со дна ледников континента, а другая часть поступает из атмосферной пыли и других элементов. Однако Южный океан довольно беден питательными веществами. Когда айсберги выделяют питательные вещества, они становятся горячими точками биологической активности: вокруг айсбергов создаются эфемерные и дрейфующие экосистемы. Об этих экосистемах пока мало что известно, но они могут оказаться важными для улавливания и хранения углерода.

Айсберги также могут быть потенциально экологически разрушительными: морское дно Антарктики представляет собой уникальные экосистемы. Айсберги очень глубокие. Некоторые могут достигать глубины 100 метров. Когда эти колоссы затягиваются на морское дно, они разрушают там экосистемы. Другие исследователи, напротив, полагают, что такое экологическое нарушение создает новые ниши и, следовательно, увеличивает биоразнообразие. И в этой области нам еще предстоит многому научиться.

Также читайте[En images] В центре Антарктиды ледники мира, находящиеся в упадке, теперь имеют свое убежище