Команда ученых из Университета Лидса и Университета Бристоля адаптировала алгоритм искусственного интеллекта, первоначально разработанный для идентификации клеток на изображениях под микроскопом, для определения трещин, образующихся во льду на спутниковых снимках. Трещины являются индикаторами нарастания напряжений в леднике.

Туэйтс является особенно важной частью Антарктического ледяного покрова, поскольку в нем содержится достаточно льда, чтобы поднять уровень мирового океана примерно на 60 сантиметров, и многие считают, что он подвержен риску быстрого отступления, угрожая прибрежным сообществам по всему миру.

Использование искусственного интеллекта позволит ученым более точно отслеживать и моделировать изменения в этом важном леднике.

Опубликовано сегодня (понедельник, 9 января) в журнале Наука о природе и геофизике, исследование было сосредоточено на части ледниковой системы, где лед впадает в море и начинает всплывать. Место, где это происходит, известно как линия заземления, и она образует начало Восточного шельфового ледника Туэйтс и ледяного языка ледника Туэйтс, который также является шельфовым ледником.

Несмотря на то, что они невелики по сравнению с размерами всего ледника, изменения в этих шельфовых ледниках могут иметь широкомасштабные последствия для всей ледниковой системы и будущего повышения уровня моря.

Ученые хотели знать, было ли более вероятно образование трещин или разломов в леднике при изменении скорости ледяного потока.

Разработка алгоритма

Используя машинное обучение, исследователи научили компьютер просматривать спутниковые радиолокационные снимки и выявлять изменения за последнее десятилетие. Снимки были сделаны спутниками Европейского космического агентства Sentinel-1, которые могут "видеть" сквозь верхний слой снега на ледник, открывая трещиноватую поверхность льда, обычно скрытую от глаз.

Анализ показал, что за последние шесть лет ледяной язык ледника Туэйтс дважды ускорялся и замедлялся, каждый раз примерно на 40% - с четырех км/ год до шести км/год, прежде чем замедлиться. Это существенное увеличение величины и частоты изменения скорости по сравнению с прошлыми рекордами.

Исследование выявило сложную взаимосвязь между образованием трещин и скоростью ледяного потока. Когда ледяной поток ускоряется или замедляется, вероятно, образуется больше трещин. В свою очередь, увеличение трещин приводит к изменению скорости льда по мере изменения уровня трения между льдом и подстилающей породой.

Доктор Анна Хогг, гляциолог из группы спутниковой динамики льда в Лидсе и автор исследования, сказала: "Традиционно считается, что динамические изменения на шельфовых ледниках происходят в масштабах от десятилетий до столетий, поэтому было удивительно видеть, как этот огромный ледник ускоряется и замедляется так быстро".

"Исследование также демонстрирует ключевую роль, которую трещины играют в устранении закупорки потока льда - процесс, известный как "расстегивание".

"Модели ледяного покрова должны быть разработаны с учетом того факта, что лед может разрушаться, что позволит нам более точно измерять будущие изменения уровня моря".

Тристан Сурави-Степни, ведущий автор статьи и докторант-исследователь в Лидсе, добавил: "Самое приятное в этом исследовании - это точность, с которой были нанесены на карту трещины.

"Уже давно известно, что образование трещин является важным компонентом динамики шельфового ледника, и это исследование демонстрирует, что эту связь можно изучать в больших масштабах с прекрасным разрешением, используя методы компьютерного зрения, применяемые к потоку спутниковых снимков, получаемых каждую неделю".

Спутники, вращающиеся вокруг Земли, предоставляют ученым новые данные о самых отдаленных и недоступных регионах Антарктиды. Радар на борту Sentinel-1 позволяет снимать такие места, как ледник Туэйтс, днем или ночью, каждую неделю, круглый год.

Доктор Марк Дринкуотер из Европейского космического агентства прокомментировал: "Подобные исследования были бы невозможны без большого объема данных высокого разрешения, предоставляемых Sentinel-1. Продолжая планировать будущие миссии, мы можем продолжать поддерживать подобную работу и расширять масштабы научных исследований в жизненно важных областях климатической системы Земли".

Что касается ледяного языка ледника Туэйтс, еще предстоит выяснить, оказывают ли такие краткосрочные изменения какое-либо влияние на долгосрочную динамику ледника, или же они являются просто изолированными симптомами шельфового ледника, близкого к своему концу.

Статья "Эпизодические динамические изменения, связанные с повреждением ледяного языка ледника Туэйтс" была написана Тристаном Сурави-Степни, Анной Э. Хогг и Бенджамином Дж. Дэвисоном из Университета Лидса; и Стивеном Л. Корнфордом из Университета Бристоля.