Klimaatverandering bereikt wat eeuwen van verkenning niet konden:het openen van de legendarische noordwestelijke doorgang, een maritieme kortere weg van Europa naar Azië via de Noordelijke IJszee.

Onderzoek geleid door de Universiteit van Californië, rivieroever, zou schepen die op deze pas ontdooide routes navigeren, kunnen helpen het lot van de Titanic te vermijden met een nieuwe manier om de beweging van drijvend ijs te voorspellen.

Een groep onder leiding van Monica Martinez Wilhelmus, een assistent-professor werktuigbouwkunde aan het Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering, is de eerste die beeldspectroradiometer met matige resolutie gebruikt, of MODIS, satellietbeelden om oceaanbewegingen op lange termijn te begrijpen uit de dynamiek van zee-ijs.

MODIS-sensoren aan boord van NASA-satellieten verzamelen dagelijks beelden van arctische ijsschotsen - grote, vlakke platen drijvend ijs - al meer dan 20 jaar, maar het was een moeizame taak om ze te gebruiken om te bestuderen hoe ze met oceaanstromingen meebewegen. Vaak belemmeren wolken het zicht en moeten ijsschotsen met de hand worden geïdentificeerd en gemarkeerd.

De ingenieurs gebruikten beeldverwerkingsalgoritmen om wolken te verwijderen, details scherpen, en afzonderlijke schotsen scheiden. Vervolgens gebruikten ze algoritmen voor beeldanalyse om de beweging van ijsschotsen over een periode van dagen in kaart te brengen. De resulterende oceaanstroomkaarten waren ongeveer net zo nauwkeurig als kaarten gemaakt met behulp van meer arbeidsintensieve traditionele methoden. Door zee-ijs te volgen, kunnen wetenschappers de bronnen die het zee-ijstransport aandrijven beter begrijpen.

"Niemand had eerder de moeite genomen om MODIS te gebruiken, omdat de satelliet gevoelig is voor wolken en het moeilijk is om ijs te identificeren. Martinez zei. "Ons algoritme filtert automatisch wolken en gebruikt andere algoritmen voor beeldverwerking die de snelheid en het traject van de ijsschotsen bepalen."

De analyse zal onderzoekers helpen kwantificeren hoe de interacties tussen oceaanstromingen, klimaat, en zee-ijs zijn de afgelopen twee decennia veranderd. Dit zal uiteindelijk de oceaanmodellen verbeteren, die voor het grootste deel los niet op op de schaal die nodig is om deze interacties te bestuderen.

"MODIS-gegevens zijn een van de langste records op aarde die ooit zijn samengesteld, " zei eerste auteur Rosalinda Lopez, een afgestudeerde student in het lab van Martinez. "Dit betekent dat we onze analyse kunnen uitbreiden tot bijna twee decennia om de variabiliteit van zee-ijs te observeren terwijl dramatische veranderingen de regio transformeren."

De snelheid waarmee ijs zich uit elkaar verspreidt, beïnvloedt hoe snel het smelt. IJs dat zich snel van ander ijs verspreidt, smelt sneller dan ijs dat dicht bij elkaar blijft, vergelijkbaar met hoe een handvol ijsblokjes in een glas water langzamer smelt dan een handvol ijsblokjes in een badkuip.

Dit heeft invloed op hoe snel en hoeveel zoet water uit het ijs overgaat in het zoute zeewater, wat op zijn beurt van invloed is op hoe de oceaanstroom beweegt.

"Het toevoegen van zoet water aan het zeewater beïnvloedt de energetische eigenschappen ervan, wat van invloed is op de stroom, " zei Martinez. "We moeten begrijpen hoe ijs interageert met de oceaan."

Nu het noordpoolgebied sneller dan ooit smelt, het is belangrijk om te leren hoe oceaanstromingen veranderen. Oceaanstromingen zijn nauw verbonden met het klimaat, en een beter begrip van langetermijnstromen zal modellen van klimaatverandering helpen verbeteren.

"Dit is een nieuw veld, " zei Martinez. "Niemand weet hoe het ijs zich gaat gedragen."

De veranderde stromingen zullen ook gevolgen hebben voor Arctische gemeenschappen die afhankelijk zijn van jagen en vissen. Terwijl hun economieën haperen, schepen zullen veilige manieren moeten vinden om voorraden te leveren om hen te helpen overleven. Voorgenomen olieboringen in het noordpoolgebied kunnen ook olielozingen betekenen, en de UC Riverside-techniek zou kunnen helpen voorspellen hoe olievlekken zich zouden gedragen.

De krant, "Ice Floe Tracker:een algoritme om automatisch Lagrangiaanse trajecten op te halen via functieovereenkomst van visuele beelden met een gemiddelde resolutie, " is gepubliceerd in het tijdschrift Remote sensing van de omgeving .