Исследователи впервые использовали машинное обучение для анализа данных о движении льда в Антарктиде, полученных дистанционно с помощью спутниковых снимков и радаров с самолетов. В результате анализа выяснилось, что 95% шельфового льда является анизотропным. Это означает, что его физические свойства различаются в разных направлениях. Существующие модели неточно отражают движение ледяного щита, которое наблюдается со спутников. Выявление закономерностей, управляющих движением антарктического ледяного щита, поможет в будущем более точно прогнозировать изменения, происходящие на континенте. Результаты работы опубликованы в журнале Science.
Антарктида — это континент, почти полностью покрытый льдом. Ледники Антарктиды содержат около 90% мировых запасов пресной воды. Площадь ледяного щита составляет около 14 миллионов квадратных километров (как две площади Австралии). Толщина льда может достигать 4,7 км. Из-за глобального потепления антарктический лед тает, что приводит к повышению уровня моря во всем мире. Ранее для изучения движения льда в Антарктиде исследователи использовали модели, основанные на лабораторных экспериментах, но они не учитывали все особенности антарктического льда. Лед, образовавшийся из морской воды, имеет иные свойства, чем лед, образовавшийся из уплотненного снега. Настоящие ледяные покровы могут содержать большие трещины, воздушные карманы или другие несоответствия, которые влияют на движение. Дальнейшее уменьшение ледяного щита может замедлить важные океанические течения, что повлияет на глобальные погодные условия и температуру океанов.
Ученые использовали машинное обучение для анализа движения льдов в Антарктиде с 2007 по 2018 год. Данные были получены дистанционно с помощью спутниковых снимков и радаров с самолетов. Это позволило изучить перемещения и толщину льда в больших масштабах. Модель машинного обучения учитывала законы физики, которые управляют движением льда. Благодаря этому ученые смогли получить новые данные о вязкости льда, то есть о его сопротивлении движению.
Исследователи сосредоточились на пяти шельфовых ледниках Антарктиды. Шельфовые ледники — это плавучие платформы льда, которые тянутся в океан от сухопутных ледников и сдерживают большую часть ледникового льда Антарктиды. Ученые обнаружили, что части ледников, расположенные ближе к континенту, сжимаются. Это согласуется с результатами лабораторных экспериментов, где образцы льда подвергались сжатию для определения их прочностных характеристик. Однако, чем дальше лед от континента, тем больше он вытягивается в сторону моря. При этом его физические свойства становятся разными в разных направлениях, и это явление называется анизотропией.
Ученые выяснили, что большая часть шельфового льда является анизотропной. Зона сжатия занимает лишь небольшую часть (менее 5%), а остальная часть (95%) находится в зоне растяжения и подчиняется другим законам. Большинство моделей предполагают, что антарктический лед имеет одинаковые свойства во всех направлениях. Исследователи показали, что это не так, и существующие модели неточно отражают движение льда, наблюдаемое со спутников.
Таяние ледников приводит к перераспределению массы Земли, замедлению ее вращения и смещению оси вращения. Кроме того, увеличение количества талой воды может привести к нестабильности или разрушению шельфового ледника, что, в свою очередь, приведет к повышению уровня моря.
«Мы пытаемся показать, что с помощью искусственного интеллекта можно научиться чему-то новому. Он все еще должен быть связан некоторыми физическими законами, но этот комбинированный подход позволил нам открыть физику льда за пределами того, что было известно ранее, и может действительно способствовать новому пониманию земных и планетарных процессов в естественных условиях», — рассказал Чинг-Яо Лай из Стэнфордского университета.
Автор: Оксана Гриценко.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
