Cù u cambiamentu climaticu chì porta à l'aumentu di u livellu di u mare è à l'intensificazione di e timpeste, e coste mundiali sò cunfruntate à risichi d'erosione senza precedenti. Tuttavia, prevede cù precisione u cambiamentu di e coste hè difficiule, in particulare e tendenze à longu andà. Recentemente, u studiu collaborativu internaziunale ShoreShop2.0 hà valutatu e prestazioni di 34 mudelli di previsione di e coste per mezu di testi à l'aveugla, rivelendu u statu attuale di l'arte in a modellistica di e coste.
A costa hè a fruntiera dinamica induve a terra incontra u mare, cambiendu constantemente per via di l'onde, di e maree, di e timpeste è di l'aumentu di u livellu di u mare. Circa u 24% di e coste sabbiose di u mondu si ritiranu à un ritmu superiore à 0,5 metri à l'annu, è in certe zone, cum'è a costa di u Golfu di i Stati Uniti, u ritmu d'erosione annuale hè ancu più grande di 20 metri.
Predì u cambiamentu di a costa hè intrinsecamente difficiule è cumplessu, è richiede a cunsiderazione di l'interazione di parechji fattori, cumpresi l'energia di l'onde, u trasportu di sedimenti è l'innalzamentu di u livellu di u mare. E previsioni precise annantu à longhi periodi di tempu sò ancu più difficili.
I mudelli muderni di previsione di e coste ponu esse divisi in trè categurie: una hè basata annantu à a simulazione fisica, cum'è Delft3D è MIKE21 basati annantu à a meccanica di i fluidi è l'equazioni di trasportu di sedimenti; unu hè un mudellu ibridu chì combina principii fisichi cù metudi basati annantu à i dati, cum'è CoSMoS-COAST è LX-Shore; è l'altru hè un mudellu basatu annantu à i dati chì si basa interamente annantu à tecniche statistiche o di apprendimentu automaticu, cum'è e rete LSTM è l'architetture Transformer.
Malgradu a grande varietà di mudelli, a mancanza di criteri di valutazione unificati hà resu difficili i paragoni di prestazioni. Quale mudellu offre e previsioni più precise? U cuncorsu di test cecu ShoreShop2.0 offre una opportunità perfetta per paragoni interdisciplinari.
U cuncorsu internaziunale di test à l'aveugla ShoreShop2.0 hè una forma assai rigorosa di cullaburazione scientifica. E squadre participante sò solu infurmate di u situ di prova, chì hè un nome in codice per una baia o una spiaggia. L'infurmazioni chjave cum'è a so situazione è u nome attuale sò piatte per impedisce chì a cunniscenza previa influenzi a calibrazione di u mudellu. Inoltre, i dati sò mantenuti cunfidenziali in sezioni, cù i dati di u 2019-2023 (à cortu termine) è di u 1951-1998 (à mediu termine) intenzionalmente otenuti. I mudelli prevedenu tandu i cambiamenti di a costa à cortu è mediu termine, verificendu infine a so precisione utilizendu i dati cunfidenziali. Stu cuncepimentu permette paraguni interdisciplinari di mudelli custieri in cundizioni cumpletamente scunnisciute.
Trentaquattru squadre di ricerca di 15 paesi anu presentatu mudelli, cumpresi 12 mudelli basati nantu à dati è 22 mudelli ibridi. Queste squadre sò venute da istituzioni in i Stati Uniti, Australia, Giappone, Francia è altri paesi. Tuttavia, i mudelli presentati mancavanu di mudelli cummerciali cum'è GENESIS è i mudelli basati nantu à a fisica Delft3D è MIKE21.
Una paragone hà revelatu chì i mudelli i più performanti per e previsioni à cortu termine è à cinque anni eranu CoSMoS-COAST-CONV_SV (mudellu ibridu), GAT-LSTM_YM (mudellu basatu nantu à i dati) è iTransformer-KC (mudellu basatu nantu à i dati). Quessi mudelli anu ottenutu errori quadratichi medii di circa 10 metri, paragunabili à l'errore inerente di 8,9 metri in i dati di a costa di telerilevamentu satellitare. Questu indica chì per alcune spiagge, e capacità predittive di i mudelli si stanu avvicinendu à i limiti di a tecnulugia d'osservazione. Benintesa, altri mudelli sò stati capaci di catturà megliu i cambiamenti di a costa.
Una scuperta surprenante hè stata chì u mudellu hibridu hà datu risultati paragunabili à u mudellu basatu annantu à i dati. CoSMoS-COAST-CONV_SV (mudellu hibridu) combina prucessi fisichi è operazioni cunvoluziunali, mentre chì GAT-LSTM_YM (mudellu basatu annantu à i dati) utilizza una rete d'attenzione grafica per catturà e correlazioni spaziali. Tramindui i mudelli anu datu boni risultati.
In termini di previsioni à mediu termine, a serie LX-Shore (mudelli ibridi) furnisce e previsioni più vicine à i dati misurati. Accoppiandu i prucessi di trasportu di sedimenti longu à a costa è laterali, questi mudelli mantenenu a stabilità à longu andà mentre mostranu e risposte più coerenti à eventi di timpesta estremi cù dati misurati. E previsioni di questi mudelli indicanu chì una sola timpesta severa pò causà un ritiru transitoriu di a costa finu à 15-20 metri, cù una ripresa cumpleta chì pò piglià da dui à trè anni. A serie CoSMoS-COAST offre una eccellente stabilità, mentre chì altri mudelli ponu soffre di deriva à longu andà è di risposta eccessiva.
I risultati di u mudellu indicanu chìqualità di i datihè un fattore limitante chjave in u rendimentu di u mudellu. Mentre chì i dati di teledetezione satellitare coprenu una vasta area, a so risoluzione temporale hè bassa, tipicamente settimanale à mensile, rendendu difficiule a cattura di una rapida ripresa dopu a timpesta. Inoltre, u bordu di l'acqua istantaneu hè affettatu da a corsa di l'onde è da e maree, ciò chì porta à errori transitori chì ponu influenzà e previsioni di u mudellu.
U studiu hà scupertu chì a smoothing di i dati spatiotempurali, cum'è l'usu di tecniche di filtraggio bidimensionali robuste, pò migliurà significativamente e prestazioni di u mudellu. Più tardi, i mudelli di test micca cechi anu presentatu un errore mediu riduttu di u 15% attraversu una preelaborazione di dati ottimizzata.
U Robustu Smoothing 2D hè un metudu avanzatu di trasfurmazione di u signale specificamente cuncipitu per trattà u rumore in i dati satellitari di a costa. Essenzialmente, hè un algoritmu di filtraggio iterativu basatu annantu à i minimi quadrati ponderati, è hè assai robustu à i valori anomali cum'è u rumore di l'onda transitoria in l'imaghjini satellitari.
Un altru fattore cruciale per e previsioni di u mudellu hè a precisione di i dati di l'onde vicine à a costa. Attualmente, i dati di l'onde soffrenu di vari errori, cumpresi errori in a cunversione vicine à a costa di i dati di rianalisi di l'onde glubale, pregiudizii causati da l'estrazione di parametri di l'onde à l'isobata di 10 metri invece di a zona di rottura, è a sottostima di l'impattu di eventi estremi utilizendu e cundizioni medie di l'onde ghjurnaliere. Quessi errori ponu tutti influenzà e previsioni di u mudellu.
Per e previsioni à longu andà, a maiò parte di i mudelli si basanu nantu à a lege browniana classica per stimà l'impattu di l'aumentu di u livellu di u mare. Tuttavia, sta lege assume un approvvigionamentu di sedimenti infinitu è equilibratu è ignora l'effetti di u trasportu di sedimenti in mare aperto o di l'attività umane, cum'è u rifornimentu di e spiagge. Questu pò purtà à pregiudizii significativi di u mudellu.
Basatu annantu à a tiuria di u prufilu d'equilibriu, a lege di Brown furnisce una relazione lineare trà l'aumentu di u livellu di u mare è u ritiru di a costa. Sta tiuria postula chì un prufilu custale mantene una forma d'equilibriu. Quandu u livellu di u mare cresce, u spaziu d'accomodazione crescente forza stu prufilu d'equilibriu à spustassi versu a terra per mantene a so forma in relazione à u novu livellu di u mare. Di cunsiguenza, a tiuria postula chì, mentre u prufilu custale si sposta versu a terra, u stratu superiore di a spiaggia hè erosu, è u materiale erosu hè depositatu in mare apertu, pruvucendu l'aumentu di u fondu marinu vicinu à a costa, mantenendu cusì una prufundità d'acqua costante. A lege di Brown prevede chì u ritiru custale pò esse da 10 à 50 volte più grande di l'aumentu di u livellu di u mare, secondu a pendenza di a spiaggia.
Stu studiu furnisce una basa per a selezzione di strumenti adatti basati nantu à bisogni specifichi. Inoltre, u pretrattamentu di i dati hè cruciale; un trattamentu currettu di i dati pò qualchì volta avè un impattu più grande chè u mudellu stessu. Basendu si nantu à l'esperienza acquistata cù ShoreShop 2.0, si ponu fà miglioramenti à i dati satellitari è di l'onde per migliurà a precisione di e previsioni. Inoltre, l'effetti incontrollabili di e spiagge disturbate artificialmente in e previsioni à longu andà ponu ancu influenzà significativamente i risultati di e previsioni. Inoltre, a mancanza di participazione da mudelli cummerciali cum'è GENESIS, Delft3D è MIKE21 hè un prublema significativu.
Guardiani di a Frontiera Blu: A missione di 11 anni di Frankstar per prutege i nostri oceani è u clima
Dapoi più di una decina d'anni, Frankstar hè stata à l'avanguardia di a gestione di l'ambiente marinu, sfruttendu a tecnulugia d'avanguardia è u rigore scientificu per furnisce dati oceanichi è idrologichi senza paragone. A nostra missione trascende a semplice raccolta di dati: simu architetti di un futuru sustenibile, dendu à l'istituzioni, l'università è i guverni di u mondu sanu u putere di piglià decisioni infurmate per a salute di u nostru pianeta.
Data di publicazione: 11 d'aostu 2025