İqlim dəyişikliyi dəniz səviyyəsinin qalxmasına və fırtınaların güclənməsinə səbəb olduğu üçün qlobal sahil xətləri görünməmiş eroziya riskləri ilə üzləşir. Bununla belə, sahil xəttinin dəyişməsini, xüsusən də uzunmüddətli tendensiyaları dəqiq proqnozlaşdırmaq çətindir. Bu yaxınlarda ShoreShop2.0 beynəlxalq əməkdaşlıq tədqiqatı 34 sahil xətti proqnozlaşdırma modelinin performansını kor sınaq vasitəsilə qiymətləndirdi və sahil xəttinin modelləşdirilməsindəki mövcud vəziyyəti ortaya qoydu.

Sahil xətti, dalğalar, qabarma-çəkilmələr, fırtınalar və dəniz səviyyəsinin qalxması səbəbindən daim dəyişən quru ilə dənizin qovuşduğu dinamik sərhəddir. Dünya üzrə qumlu sahil xətlərinin təxminən 24%-i ildə 0,5 metrdən çox sürətlə geri çəkilir və ABŞ Körfəzi sahili kimi bəzi ərazilərdə illik eroziya sürəti hətta 20 metrdən də çoxdur.

Sahil xəttinin dəyişməsini proqnozlaşdırmaq öz-özlüyündə çətin və mürəkkəbdir və dalğa enerjisi, çöküntü daşınması və dəniz səviyyəsinin qalxması da daxil olmaqla bir çox amillərin qarşılıqlı təsirini nəzərə almağı tələb edir. Uzun müddət ərzində dəqiq proqnozlar vermək daha da çətindir.

Müasir sahil xətti proqnozlaşdırma modellərini üç kateqoriyaya bölmək olar: biri maye mexanikası və çöküntü daşınması tənliklərinə əsaslanan Delft3D və MIKE21 kimi fiziki simulyasiyaya əsaslanır; biri fiziki prinsipləri CoSMoS-COAST və LX-Shore kimi məlumatlara əsaslanan metodlarla birləşdirən hibrid model; digəri isə tamamilə LSTM şəbəkələri və Transformer arxitekturaları kimi statistik və ya maşın öyrənmə üsullarına əsaslanan məlumatlara əsaslanan modeldir.

Modellərin geniş çeşidinə baxmayaraq, vahid qiymətləndirmə meyarlarının olmaması performans müqayisələrini çətinləşdirib. Hansı model ən dəqiq proqnozlar verir? ShoreShop2.0 kor test müsabiqəsi fənlərarası müqayisələr üçün mükəmməl bir fürsət təqdim edir.

ShoreShop2.0 beynəlxalq kor test müsabiqəsi elmi əməkdaşlığın olduqca ciddi bir formasıdır. İştirakçı komandalara yalnız sınaq yeri, yəni körfəz və ya çimərliyin kod adı barədə məlumat verilir. Yeri və həqiqi adı kimi əsas məlumatlar modelin kalibrlənməsinə təsir etməməsi üçün əvvəlcədən əldə edilən məlumatların modelin kalibrlənməsinə təsir etməsinin qarşısını almaq üçün gizlədilir. Bundan əlavə, məlumatlar hissə-hissə məxfi saxlanılır, 2019-2023 (qısamüddətli) və 1951-1998 (ortamüddətli) illəri əhatə edən məlumatlar qəsdən gizlədilir. Daha sonra modellər qısa və ortamüddətli sahil dəyişikliklərini proqnozlaşdırır və nəticədə məxfi məlumatlardan istifadə edərək onların dəqiqliyini yoxlayır. Bu dizayn tamamilə naməlum şəraitdə sahil modellərinin fənlərarası müqayisəsinə imkan verir.

15 ölkədən otuz dörd tədqiqat qrupu, 12 məlumat əsaslı model və 22 hibrid modeli əhatə edən modellər təqdim etdi. Bu qruplar ABŞ, Avstraliya, Yaponiya, Fransa və digər ölkələrdəki qurumlardan gəlmişdi. Lakin təqdim edilən modellərdə GENESIS və fizika əsaslı Delft3D və MIKE21 kimi kommersiya modelləri yox idi.

Müqayisə göstərdi ki, qısamüddətli, beş illik proqnozlar üçün ən yüksək performans göstərən modellər CoSMoS-COAST-CONV_SV (hibrid model), GAT-LSTM_YM (məlumat əsaslı model) və iTransformer-KC (məlumat əsaslı model) olub. Bu modellər təxminən 10 metrlik orta kvadrat xətalara nail olub ki, bu da peyk məsafədən zondlama sahil xətti məlumatlarındakı 8,9 metrlik daxili xəta ilə müqayisə edilə bilər. Bu, bəzi çimərliklər üçün modellərin proqnozlaşdırma imkanlarının müşahidə texnologiyasının hüdudlarına yaxınlaşdığını göstərir. Əlbəttə ki, digər modellər sahil xətti dəyişikliklərini daha yaxşı əks etdirə biliblər.

Təəccüblü bir tapıntı, hibrid modelin məlumatlara əsaslanan modellə müqayisə edilə bilən performans göstərməsi idi. CoSMoS-COAST-CONV_SV (hibrid model) fiziki prosesləri və konvolyusiya əməliyyatlarını birləşdirir, GAT-LSTM_YM (məlumatlara əsaslanan model) isə fəza korrelyasiyalarını ələ keçirmək üçün qrafik diqqət şəbəkəsindən istifadə edir. Hər iki model yaxşı performans göstərdi.

Orta müddətli proqnozlar baxımından, LX-Shore seriyası (hibrid modellər) ölçülmüş məlumatlara ən yaxın proqnozlar təqdim edir. Sahilboyu və yan çöküntü daşınması proseslərini birləşdirərək, bu modellər ölçülmüş məlumatlarla ekstremal fırtına hadisələrinə ən ardıcıl reaksiyaları göstərərkən uzunmüddətli sabitliyi qoruyur. Bu modellərdən alınan proqnozlar göstərir ki, tək bir şiddətli fırtına sahil xəttinin 15-20 metrə qədər müvəqqəti geri çəkilməsinə səbəb ola bilər və tam bərpa potensial olaraq iki-üç il çəkə bilər. CoSMoS-COAST seriyası əla sabitlik təklif edir, digər modellər isə uzunmüddətli sürüşmə və həddindən artıq reaksiyadan əziyyət çəkə bilər.

Model nəticələri göstərir ki,məlumatların keyfiyyətimodelin performansında əsas məhdudlaşdırıcı amildir. Peyk məsafədən zondlama məlumatları geniş bir ərazini əhatə etsə də, onun müvəqqəti qətnaməsi aşağıdır, adətən həftəlikdən aylıqa qədər olur və bu da fırtınadan sonrakı sürətli bərpanı qeyd etməyi çətinləşdirir. Bundan əlavə, ani su kənarı dalğa axını və qabarmalardan təsirlənir və bu da model proqnozlarına təsir göstərə biləcək keçici səhvlərə səbəb olur.

Tədqiqat müəyyən etmişdir ki, güclü ikiölçülü filtrləmə texnikalarının istifadəsi kimi məkan-zaman məlumatlarının hamarlanması modelin performansını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər. Daha sonra, kor olmayan test modelləri optimallaşdırılmış məlumatların əvvəlcədən işlənməsi yolu ilə orta xətanı 15% azaltmışdır.

Güclü 2D Hamarlaşdırma, sahil xətti peyk məlumatlarındakı səs-küyü emal etmək üçün xüsusi olaraq hazırlanmış inkişaf etmiş bir siqnal emal metodudur. Əsasən, bu, çəkili ən kiçik kvadratlara əsaslanan təkrarlanan filtrasiya alqoritmidir və peyk şəkillərindəki keçici dalğa səs-küyü kimi kənar amillərə qarşı yüksək dərəcədə davamlıdır.

Model proqnozları üçün vacib olan digər bir amil sahilə yaxın dalğa məlumatlarının dəqiqliyidir. Hazırda dalğa məlumatları müxtəlif səhvlərdən əziyyət çəkir, o cümlədən qlobal dalğanın yenidən təhlili məlumatlarının sahilə yaxın çevrilməsindəki səhvlər, dalğa parametrlərinin qırılma zonasında deyil, 10 metrlik izobatda çıxarılmasından qaynaqlanan qərəzlər və gündəlik orta dalğa şəraitindən istifadə etməklə ekstremal hadisələrin təsirinin qiymətləndirilməməsi. Bu səhvlərin hamısı model proqnozlarına təsir göstərə bilər.

Uzunmüddətli proqnozlar üçün əksər modellər dəniz səviyyəsinin qalxmasının təsirini qiymətləndirmək üçün klassik Braun qanununa əsaslanır. Lakin, bu qanun sonsuz və balanslaşdırılmış çöküntü tədarükünü nəzərdə tutur və dənizdəki çöküntü daşınmasının və ya çimərlik qidalanması kimi insan fəaliyyətinin təsirlərini nəzərə almır. Bu, əhəmiyyətli model qərəzlərinə səbəb ola bilər.

Tarazlıq profili nəzəriyyəsinə əsaslanaraq, Braun qanunu dəniz səviyyəsinin qalxması ilə sahil xəttinin geri çəkilməsi arasında xətti əlaqə təmin edir. Bu nəzəriyyə sahil profilinin tarazlıq formasını saxladığını irəli sürür. Dəniz səviyyəsi qalxdıqca artan yaşayış sahəsi bu tarazlıq profilinin yeni dəniz səviyyəsinə nisbətən formasını qorumaq üçün quruya doğru sürüşməsinə səbəb olur. Nəticə etibarilə, nəzəriyyə sahil profilinin quruya doğru sürüşdüyü zaman yuxarı çimərlik təbəqəsinin aşındığını və aşınmış materialın sahilə çökdüyünü və sahilə yaxın dəniz dibinin qalxmasına səbəb olduğunu və bununla da sabit su dərinliyinin qorunub saxlanıldığını irəli sürür. Braun qanunu, çimərliyin yamacından asılı olaraq sahil geri çəkilməsinin dəniz səviyyəsinin qalxmasından 10-50 dəfə çox ola biləcəyini proqnozlaşdırır.

Bu tədqiqat, konkret ehtiyaclara əsaslanaraq müvafiq alətlərin seçilməsi üçün əsas təmin edir. Bundan əlavə, məlumatların əvvəlcədən işlənməsi çox vacibdir; məlumatların düzgün işlənməsi bəzən modelin özündən daha böyük təsir göstərə bilər. ShoreShop 2.0 ilə qazanılan təcrübəyə əsaslanaraq, proqnoz dəqiqliyini artırmaq üçün peyk və dalğa məlumatlarında təkmilləşdirmələr edilə bilər. Bundan əlavə, süni şəkildə pozulmuş çimərliklərin uzunmüddətli proqnozlarda idarəolunmaz təsirləri də proqnoz nəticələrinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərə bilər. Bundan əlavə, GENESIS, Delft3D və MIKE21 kimi kommersiya modellərinin iştirakının olmaması əhəmiyyətli bir problemdir.

​Mavi Sərhəd Keşikçiləri: Frankstarın Okeanlarımızı və İqlimimizi Qorumaq üzrə 11 İllik Missiyası

On ildən artıqdır ki, Frankstar dəniz ətraf mühitinin qorunmasında ön sıralarda yer alır, misilsiz okean və hidroloji məlumatlar təqdim etmək üçün qabaqcıl texnologiya və elmi dəqiqlikdən istifadə edir. Missiyamız sadəcə məlumat toplamaqdan daha artıqdır - biz davamlı gələcəyin memarlarıyıq və planetimizin sağlamlığı üçün məlumatlı qərarlar qəbul etmək üçün dünya miqyasında qurumlara, universitetlərə və hökumətlərə səlahiyyət veririk.