تحليل بيانات الرادار المدعوم بالذكاء الاصطناعي يحدث ثورة في تتبع الجبال الجليدية في المحيط الجنوبي

تلعب الجبال الجليدية، التي تبدو بعيدة وغريبة، دورًا مهمًا في عالمنا، حيث تؤثر على النظم الإيكولوجية ودوران المحيطات وديناميكيات الجليد البحري وحتى مستويات سطح البحر العالمية. يمكن لوجودها الضخم أن يؤثر بشكل كبير على الأنشطة البحرية، مما يشكل مخاطر على طرق الشحن. مؤخرًا، شهد العالم إطلاق الجبل الجليدي الضخم A23a، الذي يبلغ حجمه ضعف حجم لندن الكبرى، بعد أن كان عالقًا في المحيط القطبي الجنوبي لمدة ثلاثة عقود تقريبًا. بينما تحظى مثل هذه الأحداث الضخمة بالاهتمام، فإن الآلاف من الجبال الجليدية الأصغر حجمًا التي تنفصل باستمرار عن الرفوف الجليدية في القارة القطبية الجنوبية وتطفو إلى البحر تستحق نظرة أقرب.

يعد فهم دورة حياة هذه الجبال الجليدية وعواقبها البيئية أمرًا بالغ الأهمية. لمعالجة هذا التحدي، يلجأ العلماء إلى الذكاء الاصطناعي (AI) والتعلم الآلي لتحليل بيانات الرادار الفضائي، بهدف اكتشاف وتتبع الجبال الجليدية في المحيط الجنوبي حول القارة القطبية الجنوبية.

العالم الغامض للجبال الجليدية

الجبال الجليدية بعيدة كل البعد عن الثبات. فهي تتحرك بعشوائية، مما يجعل من الصعب تحديدها وتتبعها. أثناء ذوبانها التدريجي على مدى عقود، تطلق مياهًا عذبة باردة ومغذيات حيوية يمكن أن تؤثر بشكل عميق على النظم الإيكولوجية المحلية والديناميكيات المعقدة لدوران المحيطات وتكسر الجليد البحري وحتى مستويات سطح البحر العالمية. لكشف هذه الألغاز، يستفيد الباحثون من التكنولوجيا المتطورة وخوارزميات الذكاء الاصطناعي.

الذكاء الاصطناعي يلتقي ببيانات الرادار الفضائي

استخدم فريق من العلماء، بدعم من معهد آلان تورنغ، قوة بيانات الرادار ذو الفتحة الاصطناعية (SAR) من أقمار Sentinel-1 التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية. توفر هذه الأقمار القدرة على مسح الجبال الجليدية نهارًا وليلاً، بغض النظر عن ظروف الطقس. بينما تُستخدم بيانات SAR منذ فترة طويلة، تكمن الجوانب الثورية لهذا البحث في تطبيق خوارزمية ذكاء اصطناعي غير خاضعة للإشراف.

من أكتوبر 2019 إلى سبتمبر 2020، حللت هذه الخوارزمية قراءات SAR، وكشفت عن ما يقرب من 30,000 جبل جليدي يبلغ حجمه حوالي 1 كيلومتر مربع (0.4 ميل مربع) أو أقل. ركزت الدراسة على مستنقع بحر أموندسن في غرب القارة القطبية الجنوبية، وتحديدًا الجبهة المنفصلة لجليد ثويتس.

إنشاء نموذج رقمي لبحر القارة القطبية الجنوبية

الهدف النهائي من هذا الجهد هو اكتشاف ومراقبة الجبال الجليدية بدقة، مما يمهد الطريق لتطوير نموذج رقمي لبحر القارة القطبية الجنوبية. سيخدم هذا النموذج الرقمي كنسخة افتراضية، مما يوفر للعلماء رؤى لا تقدر بثمن حول التفاعلات المعقدة بين المحيط والجليد والغلاف الجوي. يعد فهم هذه الفيزياء المعقدة أمرًا أساسيًا لكشف التأثير الكامل للجبال الجليدية على البيئة.

أبرز بن إيفانز من مختبر الذكاء الاصطناعي التابع للمسح القطبي البريطاني (BAS) أهمية هذا الاختراق التكنولوجي: «التكنولوجيا التي استخدمناها لتطوير هذه الأداة تُستخدم بالفعل بشكل شائع لتصوير الأعضاء الطبية، ونحن متحمسون لتطبيق نفس التكنولوجيا على الميزات المعقدة المرئية في صور الأقمار الصناعية SAR للمحيطات القطبية». وأشار أيضًا إلى أن «الطريقة التي استخدمناها دقيقة مثل طرق كشف الجبال الجليدية البديلة الأخرى وتتفوق على معظمها، دون الحاجة إلى تدخل بشري. هذا يعني أنه يمكن توسيع نطاقها بسهولة خارج منطقة دراستنا وحتى توفير مراقبة شبه فورية.»

يمثل دمج الذكاء الاصطناعي وبيانات الأقمار الصناعية SAR نهجًا محوريًا في تتبع الجبال الجليدية في المحيط الجنوبي. وبخلاف المشهد الجذاب لكسر الجبال الجليدية الضخمة، فإن الآثار الأوسع لحركتها وذوبانها تتطلب انتباهنا. فهي تحمل مفاتيح فهم تغير المناخ وديناميكيات المحيطات والتوازن الدقيق للنظم الإيكولوجية لكوكبنا.

مع استمرار تقدم الذكاء الاصطناعي، تزداد قيمته في المراقبة البيئية. لا تعزز الرؤى المستمدة من هذا البحث فهمنا لتأثير الجبال الجليدية فحسب، بل تؤكد أيضًا على إمكانات الذكاء الاصطناعي في فك تعقيدات التحديات البيئية، مما يمهد الطريق لاتخاذ قرارات أكثر استنارة في عصر عدم اليقين المناخي.