6 инноваций, меняющих подход к изучению океанов

Волна инновационных океанографических технологий раскрыла тайны морских глубин, позволив ученым изучить наиболее актуальные вопросы воздействия человека и климата на морские экосистемы.

Эти наблюдения и наблюдения также помогают лучше понять последствия загрязнения, изменения в течениях и поведении морской фауны, а также то, где скрываются неиспользованные ресурсы. Вот шесть невероятных достижений в изучении океана.

Фотореалистичные цифровые 3D-близнецы

В апреле 2024 года Большой барьерный риф (ББР) Австралии подвергся беспрецедентному обесцвечиванию на 73% территории обследованного парка — это событие, по мнению ученых, является прямым следствием изменения климата. Тем не менее, ББР сохраняет свою экономическую, культурную и экологическую ценность, в том числе как место обитания исчезающих морских видов.

Теперь исследователи используют искусственный интеллект (ИИ) для создания фотореалистичных 3D-двойников участков рифа в режиме реального времени. В результате фотограмметрии получаются рендеры, которые обрабатываются на суперкомпьютере. Затем ученые могут использовать моделирование с помощью ИИ, чтобы определить, как изменение климата влияет на структуру рифов, что позволит принимать более эффективные решения по восстановлению.

Подводный акустический мониторинг

Шумовое загрязнение моря резко возросло из-за судоходства, военных гидролокаторов, разведки энергоресурсов и других видов человеческой деятельности. Шум оказывает пагубное воздействие на виды, включая потерю слуха, острый стресс, миграцию, нарушение общения, размножения, питания и кормления.

Акустический мониторинг — важнейшая инновационная технология в океанографии, помогающая ученым больше узнать о морских популяциях. Например, в рамках Инициативы океанических обсерваторий гидрофоны используются для изучения позывов финвалов. Самый распространенный звук длится одну секунду на частоте 20 герц, что позволяет исследователям узнать о характере их миграции и общения.

Океанографы могут использовать акустическое оборудование для мониторинга, прикрепленное к корпусу подводной лодки на глубине более 180 метров или около 590 футов. Акустическое оборудование позволяет исследователям лучше изучить морскую жизнь.

Телеметрия животных

Телеметрия животных включает в себя маркировку морских животных электронными датчиками слежения, чтобы пролить свет на взаимодействие видов с океаном. Это позволяет понять, как изменение климата и загрязнение окружающей среды влияют на акул, черепах, китов, тюленей и других животных.

Собранные данные напрямую информируют государственные органы и ученых, занимающихся охраной природы, об изменениях в морской среде и поведении видов, что побуждает к существенным изменениям в нормативно-правовой базе. Такие политические рамки могут предотвратить перелов рыбы или обеспечить более надежную защиту в районах, вызывающих серьезную озабоченность.

Автономные подводные роботы, управляемые искусственным интеллектом

Дно океана темное и обширное. Глубина Марианской впадины в Тихом океане составляет около 35 875 футов, что делает ее самой глубокой частью моря. На этих глубинах 91% морских видов остаются неизученными, но при этом дают ценное представление о геологических преобразованиях на Земле, эволюции, сложных пищевых цепочках и о том, как жизнь приспосабливается к экстремальным условиям.

Новейшие автономные подводные роботы оснащены технологией искусственного интеллекта и способны противостоять таким неблагоприятным условиям, как экстремальные температуры, высокое давление и токсичные подводные газы. Например, недавно ученые запустили подводного робота, управляемого искусственным интеллектом, у побережья Санторини. Оборудование исследовало подводный вулкан Колумбо, взяв пробы морских организмов, до которых дайверам было бы слишком опасно добираться.

Поверхностные буи

Поверхностные буи с GPS-метками — не новая океанографическая технология. Они уже давно используются для изучения океанических течений и повышения уровня моря. Чем точнее показания, тем больше шансов у ученых предсказать погоду, определить, насколько далеко распространятся разливы нефти и загрязнения, а также следить за передачей энергии в океане.

Чтобы повысить точность, исследователи из Массачусетского технологического института внедрили машинное обучение. Новейшие модели относительно просты в развертывании и обеспечивают более точные прогнозы и идентификацию океанических течений.

Океанографы могут использовать данные буев для мониторинга углерода, пластика, нефти и биомассы, например, водорослей саргассум. В настоящее время побережье Карибского бассейна, Мексиканского залива и Флориды захлебывается цветением саргассума, что может иметь тяжелейшие последствия для морских экосистем, дикой природы и здоровья населения.

Национальное управление океанических и атмосферных исследований также следит за несколькими буями в океане. Один из буев, Peggy, измеряет температуру моря, содержание соли, питательных веществ и течения в Беринговом море с 1995 года. Ученые используют эти данные для оценки потери морского льда.

Еще 50 буев размещены по всему миру для изучения закисления океана в коралловых рифах, прибрежных экосистемах и открытых водах. Эти буи предоставляют подробную информацию о концентрации углекислого газа в этих регионах.

Спутниковая океанография

Спутниковая съемка играет важнейшую роль в океанографии, позволяя дистанционно с воздуха изучать изменения в океане. Ученые могут использовать эти данные для мониторинга состояния коралловых рифов, разливов нефти, изменений температуры поверхности моря и вредоносного цветения водорослей.

Около 200 из 5000 видов морского фитопланктона являются токсичными для природных и человеческих систем. Испанские исследователи 1500-х годов описывали цветение водорослей как «красную воду», а многие моряки умирали после употребления зараженных морепродуктов. Учитывая, что 3,3 миллиарда человек во всем мире едят рыбу как важнейший источник белка, цветение водорослей вредит многим.

Спутниковое зондирование показывает, что с 2003 по 2020 год глобальное цветение водорослей увеличится на 3,97 миллиона квадратных километров. Кроме того, в течение двух десятилетий наблюдалось 4,3 цветения в год.

Океанографические технологии освещают здоровье океана

Передовые инновации в океанографии позволили провести более глубокие исследования антропогенного и природного ущерба океану и его возможных последствий. По мере развития технологий и их интеграции с искусственным интеллектом и машинным обучением ученые смогут выработать более четкий подход к улучшению здоровья морской среды.

Ранее ученые сообщили, как океан влияет на изменение климата.

30.12.2024