Изменение климата делает то, чего не могли достичь столетия исследований: открытие легендарного Северо-Западного прохода, морского короткого пути из Европы в Азию через Северный Ледовитый океан.
Исследования, проведенные Калифорнийским университетом в Риверсайде, могут помочь судам, плывущим по недавно оттаявшим маршрутам, избежать участи «Титаника» благодаря новому способу прогнозирования движения плавучего льда.
Группа под руководством Моники Мартинес Вильхельмус, доцента кафедры машиностроения в Инженерном колледже Марлана и Розмари Борнс, первой использовала спектрорадиометр со средним разрешением, или MODIS, спутниковые снимки, чтобы понять долгосрочные океанские явления. движения от динамики морского льда.
Датчики MODIS на борту спутников НАСА ежедневно собирают изображения арктических льдин - больших плоских пластов плавучего льда - уже более 20 лет, но использовать их для изучения того, как они движутся вместе с океанскими течениями, было трудоемкой задачей. Облака часто мешают обзору, и льдины необходимо определять и маркировать вручную.
Инженеры использовали алгоритмы обработки изображений для удаления облаков, повышения резкости деталей и разделения отдельных льдин. Затем они использовали алгоритмы анализа изображений для отображения движения льдин в течение нескольких дней. Полученные карты океанских течений были примерно такими же точными, как и карты, сделанные с использованием более трудоемких традиционных методов. Отслеживание морского льда поможет ученым лучше понять источники движения морского льда.
«Раньше никто не удосужился использовать MODIS, потому что спутник чувствителен к облакам и трудно определить лед», - сказал Мартинес. «Наш алгоритм автоматически фильтрует облака и использует другие алгоритмы обработки изображений, которые определяют скорость и траекторию льдин."
Анализ поможет исследователям количественно оценить, как взаимодействие между океанскими течениями, климатом и морским льдом изменилось за последние два десятилетия. Это в конечном счете улучшит модели океана, которые по большей части не разрешаются в масштабах, необходимых для изучения этих взаимодействий.
«Данные MODIS являются одними из самых длинных записей о Земле, когда-либо собранных», - сказала первый автор Розалинда Лопес, аспирант лаборатории Мартинеса. «Это означает, что мы можем расширить наш анализ почти до двух десятилетий, чтобы наблюдать за изменчивостью морского льда по мере того, как драматические изменения преображают регион».
Скорость, с которой лед расходится, влияет на скорость его таяния. Лед, который быстро отделяется от другого льда, тает быстрее, чем лед, который остается близко друг к другу, подобно тому, как горсть кубиков льда в стакане воды будет таять медленнее, чем горсть кубиков льда в ванне.
Это влияет на то, как быстро и сколько пресной воды изо льда смешивается с соленой морской водой, что, в свою очередь, влияет на движение океанских течений.
«Добавление пресной воды в морскую воду влияет на ее энергетику, что влияет на течение», - сказал Мартинес. «Нам нужно понять, как лед взаимодействует с океаном».
Поскольку Арктика тает быстрее, чем когда-либо, важно знать, как меняются океанские течения. Океанические течения тесно связаны с климатом, и лучшее понимание долгосрочных течений поможет улучшить модели изменения климата.
"Это новая область," сказал Мартинес. «Никто не знает, как поведет себя лед».
Измененные течения также повлияют на арктические сообщества, зависящие от охоты и рыболовства. По мере того, как их экономика рушится, кораблям нужно будет найти безопасные способы доставки припасов, чтобы помочь им выжить. Предлагаемое бурение нефтяных скважин в Арктике также может означать разливы нефти, а метод Калифорнийского университета в Риверсайде может помочь предсказать, как поведут себя нефтяные пятна.