MADRID 14 mar. (EUROPA PRESS) -
Pela primeira vez, pesquisadores de Stanford utilizaram o aprendizado de máquina para analisar dados de sensoriamento remoto de alta resolução sobre os movimentos do gelo na Antártica.
Seu trabalho, publicado na Science, conclui que "os modelos constitutivos atuais não capturam com precisão o movimento da camada de gelo observado por satélite".
À medida que o planeta se aquece, a camada de gelo da Antártica derrete, contribuindo para o aumento do nível global do mar. A Antártica contém água congelada suficiente para elevar o nível global do mar em 58 metros, portanto, prever com precisão como ela se moverá e derreterá agora e no futuro é vital para proteger as áreas costeiras. Entretanto, a maioria dos modelos climáticos tem dificuldade para simular com precisão o movimento do gelo antártico devido à limitação de dados e à complexidade das interações entre o oceano, a atmosfera e a superfície congelada.
"Uma grande quantidade de dados de observação tornou-se amplamente disponível na era dos satélites", disse Ching-Yao Lai, professor associado de geofísica da Doerr School of Sustainability de Stanford e principal autor do artigo, em um comunicado. Combinamos esse extenso conjunto de dados observacionais com o aprendizado profundo baseado em física para obter novas percepções sobre o comportamento do gelo em seu ambiente natural.
COMO UMA ESPONJA
A camada de gelo da Antártica, a maior massa de gelo da Terra e quase duas vezes o tamanho da Austrália, age como uma esponja para o planeta, mantendo os níveis do mar estáveis ao armazenar água doce na forma de gelo. Para entender o movimento da camada de gelo da Antártica, que está encolhendo a uma taxa crescente a cada ano, os modelos existentes tradicionalmente se baseiam em suposições sobre o comportamento mecânico do gelo derivado de experimentos de laboratório. Entretanto, o gelo antártico é muito mais complexo do que pode ser simulado em laboratório, explicou Lai. O gelo formado pela água do mar tem propriedades diferentes do gelo formado pela neve compactada, e as camadas de gelo podem conter grandes rachaduras, bolsões de ar ou outras inconsistências que afetam o movimento.
"Essas diferenças influenciam o comportamento mecânico geral, o chamado modelo constitutivo, da camada de gelo de maneiras que não são refletidas nos modelos existentes ou em um ambiente de laboratório", explicou Lai.
Lai e seus colegas não tentaram capturar cada uma dessas variáveis individuais. Em vez disso, eles criaram um modelo de aprendizado de máquina para analisar os movimentos em grande escala e a espessura do gelo registrados com imagens de radar de satélites e aeronaves entre 2007 e 2018. Os pesquisadores pediram ao modelo que se ajustasse aos dados de sensoriamento remoto e cumprisse várias leis físicas existentes que regem o movimento do gelo, usando-o para derivar novos modelos constitutivos que descrevem a viscosidade do gelo (sua resistência ao movimento ou fluxo).
Os pesquisadores se concentraram em cinco plataformas de gelo da Antártica: plataformas de gelo flutuantes que se estendem sobre o oceano a partir de geleiras terrestres e mantêm a maior parte do gelo glacial da Antártica. Eles descobriram que as partes das plataformas de gelo mais próximas do continente estão se comprimindo, e os modelos constitutivos nessas áreas são bastante consistentes com os experimentos de laboratório. Entretanto, à medida que o gelo se afasta do continente, ele começa a ser arrastado para o mar. O estresse faz com que o gelo nessa área exiba propriedades físicas diferentes em direções diferentes, como, por exemplo, a facilidade com que uma tora se divide ao longo do comprimento da fibra do que ao longo da largura, um conceito chamado anisotropia.
PLATAFORMA DE GELO ANISOTRÓPICA
"Nosso estudo revela que a maior parte da plataforma de gelo é anisotrópica", disse Yongji Wang, primeiro autor do estudo, que liderou o trabalho como pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Lai. "A zona de compressão - a parte próxima ao gelo em terra - representa apenas menos de 5% da plataforma. Os outros 95% são a zona de extensão e não seguem a mesma lei.
A compreensão exata dos movimentos da camada de gelo da Antártica se tornará cada vez mais importante com o aumento das temperaturas globais. O aumento do nível do mar já está aumentando as inundações em áreas baixas e ilhas, acelerando a erosão costeira e exacerbando os danos causados por furacões e outras tempestades severas. Até agora, a maioria dos modelos presumia que o gelo antártico tinha as mesmas propriedades físicas em todas as direções. Os pesquisadores sabiam que isso era uma simplificação exagerada - os modelos do mundo real nunca reproduzem perfeitamente as condições naturais - mas o trabalho de Lai, Wang e seus colegas demonstra de forma conclusiva que os modelos constitutivos atuais não capturam com precisão o movimento da camada de gelo, conforme observado por satélite.
"Isso já havia sido pensado antes, mas nunca validado", disse Wang, que atualmente é pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Nova York. "Agora, com base nesse novo método e no rigoroso raciocínio matemático por trás dele, sabemos que os modelos que preveem a evolução futura da Antártica devem ser anisotrópicos."
Os autores do estudo ainda não sabem exatamente o que causa a anisotropia da zona de espalhamento, mas planejam refinar ainda mais sua análise com dados adicionais do continente antártico assim que estiverem disponíveis.
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