09/01/2023
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Los científicos han desarrollado una nueva técnica de Inteligencia Artificial, o IA, utilizando imágenes de radar de la misión satelital europea Copernicus Sentinel-1, para revelar cómo la lengua de hielo del glaciar Thwaites en la Antártida occidental se está dañando al apretarse y estirarse a medida que fluye desde el medio de la continente a la costa. Ser capaz de rastrear fracturas y grietas en el hielo debajo de la nieve que lo cubre es clave para predecir mejor el destino de las lenguas de hielo flotantes bajo el cambio climático.
A papel publicado hoy en Geociencia de la naturaleza describe cómo el desarrollo de la ESA de los satélites Copernicus Sentinel-1 y las imágenes rutinarias de radar de apertura sintética de la costa de la Antártida, junto con un novedoso algoritmo de inteligencia artificial, ha proporcionado una herramienta de glaciología con capacidad científica forense.
Los autores del artículo, un equipo de científicos de la Universidad de Leeds y la Universidad de Bristol en el Reino Unido, desarrollaron un algoritmo de IA, originalmente utilizado para identificar células en imágenes de microscopio, para detectar grietas que se forman en el hielo en las imágenes de radar de Sentinel-1 de Lengua de hielo del glaciar Thwaites, como se muestra en la siguiente animación.
Las grietas, o grietas que se abren en la masa de hielo en movimiento, son indicadores de las tensiones que se acumulan en el glaciar.
Thwaites es una parte particularmente importante de la capa de hielo antártica porque contiene suficiente hielo para elevar los niveles globales del mar en alrededor de 60 cm y muchos consideran que corre el riesgo de una rápida retirada, lo que amenaza a las comunidades costeras de todo el mundo.
Este nuevo uso de la inteligencia artificial permitirá a los científicos monitorear y modelar con mayor precisión los cambios en este importante glaciar.
La investigación se centró en una parte del sistema glaciar donde el hielo fluye hacia el mar y comienza a flotar, un punto conocido como línea de puesta a tierra. Forma el comienzo de la plataforma de hielo oriental de Thwaites y la lengua de hielo del glaciar Thwaites occidental, que también es una plataforma de hielo.
A pesar de ser pequeño en comparación con el tamaño de todo el glaciar, los cambios en las plataformas de hielo podrían tener amplias implicaciones para todo el sistema glaciar y el futuro aumento del nivel del mar.
Los científicos querían saber si la formación de grietas o fracturas en el glaciar era más probable que ocurriera con los cambios en la velocidad del flujo de hielo.
Usando el aprendizaje automático, los investigadores enseñaron a una computadora a mirar imágenes de radar de la misión Copernicus Sentinel-1 e identificar cambios durante la última década.
El radar para todo clima de Sentinel-1 permite a los científicos rastrear el movimiento del hielo y mirar a través de la capa de nieve para revelar la apariencia de piel de cocodrilo de Thwaites Glacier Tongue, que normalmente está oculta a la vista.
El análisis reveló que en los últimos seis años, la lengua de hielo del glaciar Thwaites se aceleró y desaceleró dos veces, alrededor de un 40 % cada vez, de 4 km al año a 6 km al año con anterioridad a disminuir la velocidad. Este es un aumento sustancial en la magnitud y frecuencia del cambio de velocidad en comparación con los registros anteriores.
El estudio encontró una interacción compleja entre la formación de grietas y la velocidad del flujo de hielo. Cuando el flujo de hielo se acelera o se ralentiza, es probable que se formen más grietas. A su vez, el aumento de las grietas hace que el hielo cambie de velocidad a medida que se altera la fricción entre el hielo y la roca subyacente.
La Dra. Anna Hogg, glacióloga de la Universidad de Leeds, dijo: “Se cree tradicionalmente que los cambios dinámicos en las plataformas de hielo ocurren en escalas de tiempo de décadas a siglos, por lo que fue sorprendente ver que este enorme glaciar se aceleraba y se ralentizaba tan rápidamente.
“El estudio también demuestra el papel clave que juegan las fracturas en el descorche del flujo de hielo, un proceso conocido como desbloqueo.
“Los modelos de capas de hielo deben evolucionar para tener en cuenta el hecho de que el hielo puede fracturarse, lo que nos permitirá medir las futuras contribuciones del nivel del mar con mayor precisión”.
Trystan Surawy-Stepney, autor principal del artículo e investigador de doctorado en la Universidad de Leeds, agregó: “Lo bueno de este estudio es la precisión con la que se mapearon las grietas.
“Hace tiempo que se sabe que la formación de grietas es un componente importante de la dinámica de la plataforma de hielo y este estudio demuestra que este enlace se puede estudiar a gran escala con una hermosa resolución, utilizando técnicas de visión por computadora aplicadas a la avalancha de imágenes satelitales adquiridas cada año. semana.»
Los satélites que orbitan la Tierra proporcionan a los científicos nuevos datos sobre las regiones más remotas e inaccesibles de la Antártida. El radar de Sentinel-1 permite obtener imágenes de lugares como el glaciar Thwaites de día o de noche, todas las semanas, durante todo el año.
El Dr. Mark Drinkwater de la ESA comentó: “Estudios como este no serían posibles sin el gran volumen de datos de imágenes de alta resolución de la capa de hielo de la Antártida proporcionados por Sentinel-1.
“Al continuar planificando y preparando futuras misiones en órbita polar, podemos continuar apoyando trabajos como este y ampliar el alcance de la investigación científica en áreas vitales del sistema climático de la Tierra”.
En cuanto a la lengua de hielo del glaciar Thwaites, queda por ver si tales cambios a corto plazo tienen algún impacto en la dinámica a largo plazo del glaciar, o si son simplemente síntomas aislados de una plataforma de hielo cerca de su final.
