Спутники Европейского космического агентства (ЕКА) Copernicus Sentinel-1, рутинная съемка прибрежной Антарктиды с использованием радиолокационного синтезирования апертуры в сочетании с искусственным интеллектом дали ученым новый гляциологический инструмент.

Группа исследователей из Университета Лидса и Бристольского университета в Великобритании доработали алгоритм, который первоначально использовался для идентификации клеток на изображениях, сделанных под микроскопом. В результате, программа была приспособлена для обнаружения трещин на радиолокационных снимках Sentinel-1, которые образуются в массиве ледового языка ледника Туэйтса. Они являются индикаторами накопления напряжений.

Сам ледник Туэйтса это особенно важная часть Антарктического ледяного щита, потому что он содержит достаточно замороженной воды, чтобы поднять глобальный уровень моря примерно на 60 см. Считается, что он может быстро растаять, что, в свою очередь, грозит прибрежным сообществам по всему миру. Новое применение искусственного интеллекта позволит ученым более точно отслеживать и моделировать изменения в этом важном леднике.

Исследование было сосредоточено на части ледниковой системы, где лед попадает в море и начинает плавать (этот рубеж называется линией заземления). Тут берут свое начало Восточный шельфовый ледник Туэйтса и Западный ледяной язык ледника Туэйтса (он также является шельфовым ледником). Несмотря на то, что они малы по сравнению с размером всего ледника, изменения шельфовых льдов могут иметь значительные последствия для всей системы и будущего повышения уровня моря.

Используя машинное обучение, исследователи научили компьютер просматривать радиолокационные изображения миссии Copernicus Sentinel-1 и выявлять изменения, произошедшие за последнее десятилетие. Всепогодный радар спутника позволяет ученым отслеживать движение льда и заглядывать сквозь снежный покров, чтобы обнаружить внешний вид языка ледника Туэйтса, который обычно скрыт от глаз.

Анализ показал, что за последние шесть лет ледяной язык ускорялся и замедлялся дважды, каждый раз примерно на 40%. Его скорость увеличивалась с 4 до 6 км в год, а затем возвращалась к исходной. Это существенное увеличение величины и частоты изменения скорости.

Исследование выявило сложную взаимосвязь между образованием трещины и скоростью течения льда. Когда ледник ускоряется или замедляется, скорее всего, образуется больше трещин. В свою очередь, увеличение их числа приводит к изменению скорости льда из-за трения между льдом и подстилающей породой.

"Традиционно считается, что динамические изменения на шельфовых ледниках происходят в масштабах от десятилетий до столетий, поэтому было удивительно наблюдать, как этот огромный ледник ускоряется и замедляется так быстро. — говорит Доктор Анна Хогг, гляциолог из Университета Лидса, — Исследование также демонстрирует ключевую роль, которую трещины играют в раскупоривании потока льда".

По ее словам, модели ледяных щитов должны быть дополнены — в них следует учитывать возможность того, что лед может треснуть. Это позволит более точно оценивать влияние ледников на уровень мирового океана.

"Хорошая вещь в этом исследовании — точность, с которой расселины были нанесены на карту. — добавляет Тристан Сурави-Степни, ведущий автор статьи и докторант Университета Лидса. — Уже давно известно, что трещины являются 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 изображений, получаемых каждую неделю".

Спутники, вращающиеся вокруг Земли, предоставляют ученым новые данные о самых отдаленных и труднодоступных районах Антарктиды. Радар на Sentinel-1 позволяет получать изображения таких мест, как ледник Туэйтса, днем ​​и ночью, каждую неделю, круглый год.

"Подобные исследования были бы невозможны без большого количества изображений антарктического ледяного щита с высоким разрешением, предоставленных Sentinel-1. — говорит доктор Марк Дринкуотер из ЕКА — Продолжая планировать и готовить будущие полярно-орбитальные миссии, мы можем продолжать поддерживать подобную работу и расширять масштабы научных исследований в жизненно важных областях климатической системы Земли".

Что касается ледового языка ледника Туэйтса, исследователям еще предстоит выяснить, оказывают ли такие краткосрочные изменения какое-либо влияние на динамику в более длительной перспективе, или же они являются изолированными симптомами близкой кончины шельфового ледника.

Статья опубликована в журнале Nature Geoscience.