По дрейфующим льдам: движение морского льда раскрывает динамику новой Арктики

Изменение климата совершает то, что не удавалось векам исследований: открывает легендарный Северо-Западный проход — морской короткий путь из Европы в Азию через Северный Ледовитый океан. Исследование под руководством Калифорнийского университета в Риверсайде может помочь судам, прокладывающим курс по этим вновь оттаивающим маршрутам, избежать участи «Титаника», предложив новый способ прогнозирования движения дрейфующих льдов.

Группа под руководством Моники Мартинес Вильгельмус, доцента кафедры машиностроения, впервые использовала спутниковые снимки среднего разрешения спектрорадиометра MODIS для понимания долгосрочных океанических движений на основе динамики морского льда.

Сенсоры MODIS на спутниках NASA (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США) более 20 лет ежедневно собирают изображения арктических ледяных полей, но их использование для изучения движения льда с океанскими течениями было трудоемкой задачей. Видимость часто заслоняют облака, а льдины приходилось идентифицировать и отмечать вручную.

Инженеры применили алгоритмы обработки изображений для удаления облаков, повышения детализации и выделения отдельных льдин. Затем с помощью алгоритмов анализа изображений они отследили движение льдин в течение нескольких дней. Полученные карты океанических течений оказались примерно такими же точными, как и карты, составленные более трудоемкими традиционными методами.

«Никто раньше не использовал данные MODIS, потому что спутник чувствителен к облакам и трудно идентифицировать лед, — сказала Мартинес. — Наш алгоритм автоматически фильтрует облака и использует другие алгоритмы обработки изображений, которые дают скорость и траекторию движения ледяных полей».

Анализ поможет исследователям количественно оценить, как изменилось взаимодействие между океаническими течениями, климатом и морским льдом за последние два десятилетия. Это в конечном итоге улучшит океанические модели, которые в большинстве своем не работают в масштабах, необходимых для изучения этих взаимодействий.

Скорость, с которой лед раздвигается, влияет на то, как быстро он тает. Лед, который быстро удаляется от другого льда, тает быстрее, чем лед, который остается сгруппированным. Это влияет на скорость и объем поступления пресной воды от тающего льда в соленую морскую воду, что, в свою очередь, влияет на движение океанических течений.

«Добавление пресной воды в морскую влияет на её энергетику, что сказывается на течении, — пояснила Мартинес. — Нам нужно понять, как лед взаимодействует с океаном».

Измененные течения также повлияют на арктические сообщества, зависящие от охоты и рыболовства. По мере ослабления их экономик судам придется находить безопасные способы доставки припасов. Предлагаемое бурение нефтяных скважин в Арктике также может привести к разливам нефти, а методика UC Riverside может помочь спрогнозировать поведение нефтяных пятен.

Статья «Ice Floe Tracker: An algorithm to automatically retrieve Lagrangian trajectories via feature matching from moderate-resolution visual imagery» опубликована в журнале Remote Sensing of Environment.