ردیابی کوه های یخ با هوش مصنوعی

به گزارش تارنمای فیز، کوه های یخ نقش کلیدی در پویایی اقیانوسی دارند. با ذوب شدن کوه‌های یخ، آب شیرین و مواد مغذی وارد اقیانوس می شود که بر بهره‌وری اولیه، گردش آب اقیانوس و تشکیل و تجزیه یخ‌های دریا تأثیر می‌گذارد. کوه‌های یخ تهدیدی برای کشتی‌ها نیز محسوب می شوند. به همین علت دانش دقیق و به‌روز در مورد موقعیت و بزرگی کوه های یخ حیاتی است.

شیوه جدید می تواند کوه های یخ را مناطقی که مقدار زیادی یخ دریایی وجود دارد، شناسایی کند؛ امکانی که پیش از این فراهم نبود. دانشمندان با کمک این ابزار می توانند موقعیت کوه های یخ را هنگام یخ زایی مشخص کنند و در طول چرخه حیاتشان تا زمانی که ذوب شوند، آنها را ردیابی کنند و تصویر کامل تری از پویایی کوه های یخ در اقیانوس منجمد جنوبی ارایه کنند. محققان می توانند کوه های یخ را در مناطقی که یخ دریایی بسیاری وجود دارد و نزدیک به مکان های یخ‌زایی، رصد کنند.

یخ‌زایی به جدایی یک کوه یخ از جبهه یخچالی زمانی که یخچال به دریا می‌رسد گفته می‌شود یا جدایی قسمتی از یک یخ‌کوه زمانی که در آب شناور است.

برای شناسایی کوه‌های یخ، این ابزار از داده‌های رادار (SAR) استفاده می‌کند که روی ماهواره‌های سنتینل یک نصب شده است و سیگنال مایکروویو را از فضا ارسال و شدت پرتوهای بازتابی را اندازه‌گیری می‌کند. کوه های یخ به دلیل ساختار کریستالی یخ و برف روی سطح خود، بازتاب کننده خوبی برای امواج مایکروویو هستند، بنابراین به عنوان سیگنال های قوی در تصاویر ماهواره ای دیده می شوند. استفاده از امواج مایکروویو همچنین به این معنی است که این تصاویر را می توان روز یا شب و از طریق پوشش ابر که در اقیانوس منجمد جنوبی فراوان است، تهیه کرد.

محققان در این مطالعه عملکرد الگوریتم هوش مصنعی را در تصاویر ماهواره ای مختلف نشان دادند. این تصاویر در یک دوره ۱۲ ماهه از اکتبر ۲۰۱۹ تا سپتامبر ۲۰۲۰ گرفته شده بودند. این ابزار حدود ۳۰ هزار کوه یخ را شناسایی کرد که بیشتر آنها نسبتا کوچک و حدود یک کیلومتر یا کمتر بودند.

محققان دریای آموندسن را در غرب قطب جنوب نزدیک به جبهه یخ زایی یخچال طبیعی تویتس Thwaites را برای انجام تحقیق خود انتخاب کردند. این منطقه ترکیبی از آب های آزاد، یخ دریایی و ترکم بالای کوه های یخ در اندازه های مختلف است که موقعیت ایده آلی برای آزمایش این ابزار هوش مصنوعی فراهم می کند. درک تغییرات صفحه یخی غرب قطب جنوب و به ویژه این منطقه اولویت اصلی محققانی است که بدنبال پی بردن به افزایش سطح آب دریاها در آینده هستند.

بن ایوانز نویسنده این مقاله گفت: فناوری به کار رفته در تهیه این ابزار در تصویربرداری پزشکی مورد استفاده قرار گرفته است.

دقت این روش به اندازه سایر شیوه های جایگزین شناسایی کوه های یخ است و بدون نیاز به کمک انسان عملکرد بهتری از بیشتر آنها دارد. با این ابزار می توان به آسانی منطقه بزرگی را مورد مطالعه قرار داد و حتی امکان رصد در زمان واقعی را فراهم می کند.

یخ زایی کوه های یخ از صفحات یخی در اقیانوس منجمد جنوبی یکی از راه های اصلی نابودی یخ در صفحه یخی قطب جنوب است. افزایش میزبان یخ زایی می تواند نشانگر سهم فزاینده این پدیده در بالا آمدن سطح آب دریاها باشد. محققان امیدوارند از هوش مصنوعی برای شناخت تغییرات در تعداد، اندازه و مسیرهای عبور کوه های یخ که پیامدهای مورد انتظار تغییر اوضاع اقلیمی است، بهره بگیرند.

این محققان در حال حاضر در حال بررسی تمام داده های موجود از زمانی آغاز ماموریت سنتینل یک در سال ۲۰۱۴ است.

اسکات هاسکینگ، رییس آزمایشگاه هوش مصنوعی مرکز تحقیقات قطب جنوب بریتانیا گفت: رصد و پیش‌بینی اینکه چند میلیارد تن یخ در اقیانوس‌های جهان ذوب می‌شود، به دلیل فیزیک پیچیده و فعل و انفعالات بین اقیانوس، یخ و جو چالش مهمی است.

مشروح این مطالعه در مجله Remote Sensing of the Environment منتشر شده است.