Sentinel-1 と AI が氷河のクレバスを発見

氷床が南極から離れて大洋を漂うと暖かい海水温で溶けて海水面が上がる。スウェイツ氷河の氷舌の分離しそうな部分は60㎝相当と超大物。防潮堤のかさ上げ工事が追い付かなくなる。以下、機械翻訳。

Sentinel-1 と AI が氷河のクレバスを発見

2023年1月9日

科学者たちは、ヨーロッパのコペルニクス センティネル 1 衛星ミッションからのレーダー画像を使用して新しい人工知能 (AI) 技術を開発し、西南極大陸のスウェイツ氷河の氷舌が、氷の中央から流れる際に圧迫されたり引き伸ばされたりすることによってどのように損傷を受けているかを明らかにしました。大陸から海岸へ。上層の雪の下にある氷の割れ目やクレバスを追跡できることは、気候変動下で浮遊する氷舌の運命をより正確に予測するための鍵となります。

Nature Geoscienceに本日掲載された論文 では、ESA による Copernicus Sentinel-1 衛星の開発と、新しい人工知能アルゴリズムと組み合わせた南極沿岸の定期的な合成開口レーダー画像処理が、科学捜査能力を備えた氷河学ツールをどのように提供したかについて説明しています。

この論文の著者である英国のリーズ大学とブリストル大学の科学者チームは、もともと顕微鏡画像で細胞を識別するために使用された AI アルゴリズムを開発し、センチネル 1 のレーダー画像で氷に形成されたクレバスを見つけました。下のアニメーションに示すように、Thwaites Glacier Ice Tongue。

移動する氷の塊に開いているクレバス、または亀裂は、氷河にストレスが蓄積していることを示しています。

動いているスウェイツのクレバス

スウェイツは南極氷床の特に重要な部分であり、世界の海面を約 60 cm 上昇させるのに十分な氷を保持しており、急速な後退の危険にさらされていると多くの人が考えており、世界中の沿岸地域を脅かしています。

この人工知能の新しい使用により、科学者はこの重要な氷河の変化をより正確に監視およびモデル化できるようになります。

この研究は、氷が海に流れ込み、浮遊し始める氷河系の一部、つまりグラウンディングラインとして知られるポイントに焦点を当てました。これは、スウェイツ東部棚氷と西部スウェイツ氷河棚氷の始まりを形成し、これも棚氷です。

Sentinel-2のThwaites Ice Tongue

氷河全体のサイズと比較すると小さいにもかかわらず、棚氷の変化は、氷河システム全体と将来の海面上昇に幅広い影響を与える可能性があります。

科学者たちは、氷の流れの速度が変化すると、氷河のクレバスや亀裂の形成が起こりやすくなるかどうかを知りたがっていました。

機械学習を使用して、研究者はコペルニクス Sentinel-1 ミッションからのレーダー画像を見て、過去 10 年間の変化を特定するようにコンピューターに教えました。

レーダービジョン

Sentinel-1 の全天候型レーダーにより、科学者は氷の動きを追跡し、積雪をのぞいて、通常は見えないスウェイツ氷河舌のクロコダイルの皮のような外観を明らかにすることができます。

分析の結果、過去 6 年間で、スウェイツ氷河の氷舌は 2 回加速と減速を繰り返しており、そのたびに約 40% のペースで減速していたことが明らかになりました。これは、過去の記録と比較して速度変化の大きさと頻度が大幅に増加したことを示しています。

この研究では、クレバスの形成と氷の流れの速度との間に複雑な相互作用があることがわかりました。氷の流れが速くなったり遅くなったりすると、より多くのクレバスが形成される可能性があります。次に、クレバスの増加により、氷と下にある岩石との間の摩擦が変化するため、氷の速度が変化します。

リーズ大学の氷河学者であるアンナ・ホッグ博士は、「棚氷の動的な変化は、伝統的に数十年から数世紀の時間スケールで起こると考えられているため、この巨大な氷河の速度が速くなったり遅くなったりするのを見るのは驚くべきことでした.

「この研究はまた、アンバットレスとして知られるプロセスである氷の流れのコルクを抜く際にフラクチャーが果たす重要な役割を示しています。

「氷が割れることがあるという事実を説明するために、氷床モデルを進化させる必要があります。これにより、将来の海面への影響をより正確に測定できるようになります。」

Thwaites flow

この論文の筆頭著者であり、リーズ大学の博士研究員である Trystan Surawy-Stepney 氏は、次のように付け加えています。

「クレバスが棚氷ダイナミクスの重要な要素であることは以前から知られていました。この研究は、このリンクが大規模で美しい解像度で研究できることを示しています。コンピュータービジョン技術を使用して、衛星画像の大洪水に適用されます週。"

地球を周回する人工衛星は、科学者に南極大陸の最も遠隔地でアクセスできない地域に関する新しいデータを提供します。Sentinel-1 のレーダーにより、Thwaites Glacier のような場所を、昼夜を問わず、毎週、一年中画像化できます。

西南極のスウェイツ氷河とパイン島氷河

ESA の Mark Drinkwater 博士は次のようにコメントしています。

「将来の極軌道ミッションの計画と準備を続けることで、このような支援作業を継続し、地球の気候システムの重要な分野に関する科学的研究の範囲を広げることができます。」

スウェイツ氷河の氷舌に関しては、このような短期的な変化が氷河の長期的なダイナミクスに何らかの影響を与えるのか、それとも単に棚氷の終わりが近づいていることによる単なる孤立した症状なのかはまだ分かっていません。