开发人工智能以监测全球重要的思韦茨冰川的变化

科学家们已经开发出人工智能技术来追踪南极洲西部Thwaites冰川冰舌上裂缝(或裂缝)的发展。来自利兹大学和布里斯托尔大学的一组科学家采用了一种人工智能算法，该算法最初开发用于识别显微镜图像中的细胞，以从卫星图像中发现冰中形成的裂缝。裂缝是冰川压力累积的指标。

Thwaites是南极冰盖的一个特别重要的部分，因为它拥有足够的冰使全球海平面上升约60厘米，并且被许多人认为有迅速消退的风险，威胁到世界各地的沿海社区。

人工智能的使用将使科学家能够更准确地监测和模拟这一重要冰川的变化。

今天(1月9日，星期一)发表在《自然地球科学》杂志上，这项研究集中在冰川系统的一部分，那里的冰流入大海并开始漂浮。发生这种情况的地方被称为接地线，它形成了ThwaitesEasternIceShelf和ThwaitesGlacierIceTongue的起点，后者也是一个冰架。

尽管与整个冰川的规模相比很小，但这些冰架的变化可能对整个冰川系统和未来的海平面上升产生广泛的影响。

科学家们想知道随着冰流速度的变化，冰川中是否更有可能形成裂隙或裂缝。

南极冰架上的裂缝改变了冰的材料特性并影响了它们的流速。研究表明这种耦合是相关的，但比以前认为的ThwaitesGlacierIceTongue更复杂。图片来源：利兹大学AnnaHogg博士

算法的开发

使用机器学习，研究人员教计算机查看雷达卫星图像并识别过去十年的变化。这些图像是由欧洲航天局的Sentinel-1卫星拍摄的，它们可以“看到”顶层雪层和冰川，揭示通常隐藏在视线之外的冰裂表面。

分析显示，在过去六年中，Thwaites冰川冰舌加速和减速两次，每次大约40%——从4公里/年减慢到6公里/年，然后才减速。与过去的记录相比，这是速度变化幅度和频率的大幅增加。

该研究发现裂缝形成与冰流速度之间存在复杂的相互作用。当冰流加快或减慢时，可能会形成更多裂缝。反过来，裂缝的增加导致冰随着冰与下层岩石之间的摩擦水平的变化而改变速度。

利兹卫星冰动力学小组的冰川学家、该研究的作者AnnaHogg博士说：“传统上认为冰架上的动态变化发生在几十年到几个世纪的时间尺度上，因此看到如此巨大的变化令人惊讶冰川加速和减速如此之快。”

“这项研究还证明了裂缝在解开冰流中所起的关键作用——这一过程被称为‘解压’。必须改进冰盖模型以解释冰可能破裂的事实，这将使我们能够更准确地测量未来海平面的贡献。”

该论文的第一作者、利兹大学的博士研究员TrystanSurawy-Stepney补充说：“这项研究的好处在于裂缝绘制的精确度。人们早就知道裂缝是裂缝的重要组成部分冰架动力学和这项研究表明，可以使用应用于每周获取的大量卫星图像的计算机视觉技术，以漂亮的分辨率大规模研究这种联系。”

环绕地球运行的卫星为科学家们提供了南极洲最偏远和人迹罕至地区的新数据。Sentinel-1上的雷达可以让ThwaitesGlacier这样的地方在白天或晚上、每周、全年都可以拍摄到图像。

欧洲航天局的MarkDrinkwater博士说：“如果没有哨兵一号提供的大量高分辨率数据，这样的研究是不可能的。通过继续规划未来的任务，我们可以继续进行这样的支持工作，扩大对地球气候系统重要领域的科学研究范围。”

至于ThwaitesGlacierIceTongue，这种短期变化是否会对冰川的长期动态产生任何影响，或者它们是否只是冰架接近尽头的孤立症状，还有待观察。

这篇名为“与思韦茨冰川冰舌损伤相关的情景动态变化”的论文由利兹大学的TrystanSurawy-Stepney、AnnaE.Hogg和BenjaminJ.Davison撰写;和布里斯托大学的StephenL.Cornford。