Gyda newid hinsawdd yn arwain at lefelau môr yn codi a stormydd dwysach, mae arfordiroedd byd-eang yn wynebu risgiau erydiad digynsail. Fodd bynnag, mae rhagweld newid arfordiroedd yn gywir yn heriol, yn enwedig tueddiadau hirdymor. Yn ddiweddar, gwerthusodd astudiaeth gydweithredol ryngwladol ShoreShop2.0 berfformiad 34 o fodelau rhagfynegi arfordiroedd trwy brofion dall, gan ddatgelu cyflwr y gelfyddyd bresennol mewn modelu arfordiroedd.
Y ffin ddeinamig lle mae tir yn cwrdd â môr yw'r arfordir, gan newid yn gyson oherwydd tonnau, llanw, stormydd, a chodiad yn lefel y môr. Mae tua 24% o arfordiroedd tywodlyd ledled y byd yn encilio ar gyfradd sy'n fwy na 0.5 metr y flwyddyn, ac mewn rhai ardaloedd, fel Arfordir Gwlff yr Unol Daleithiau, mae'r gyfradd erydiad flynyddol hyd yn oed yn fwy nag 20 metr.
Mae rhagweld newid arfordirol yn anodd ac yn gymhleth o ran ei natur, gan olygu bod angen ystyried rhyngweithio ffactorau lluosog, gan gynnwys ynni tonnau, cludo gwaddodion, a chodiad yn lefel y môr. Mae rhagfynegiadau cywir dros gyfnodau hir o amser hyd yn oed yn fwy heriol.
Gellir rhannu modelau rhagfynegi arfordir modern yn dair categori: mae un yn seiliedig ar efelychu ffisegol, fel Delft3D a MIKE21 yn seiliedig ar fecaneg hylifau a hafaliadau cludo gwaddodion; mae un yn fodel hybrid sy'n cyfuno egwyddorion ffisegol â dulliau sy'n seiliedig ar ddata, fel CoSMoS-COAST ac LX-Shore; a'r llall yn fodel sy'n seiliedig ar ddata sy'n dibynnu'n llwyr ar dechnegau dysgu ystadegol neu beirianyddol, fel rhwydweithiau LSTM a phensaernïaeth Transformer.
Er gwaethaf yr amrywiaeth eang o fodelau, mae diffyg meini prawf gwerthuso unedig wedi gwneud cymariaethau perfformiad yn anodd. Pa fodel sy'n cynnig y rhagfynegiadau mwyaf cywir? Mae cystadleuaeth prawf dall ShoreShop2.0 yn gyfle perffaith ar gyfer cymariaethau trawsddisgyblaethol.
Mae cystadleuaeth prawf dall rhyngwladol ShoreShop2.0 yn ffurf hynod drylwyr o gydweithio gwyddonol. Dim ond am safle'r prawf y mae'r timau sy'n cymryd rhan yn cael gwybod, sef enw cod ar gyfer bae neu draeth. Mae gwybodaeth allweddol fel ei leoliad a'i enw gwirioneddol wedi'i chuddio i atal gwybodaeth flaenorol rhag dylanwadu ar galibro model. Ar ben hynny, cedwir data'n gyfrinachol mewn adrannau, gyda data o 2019-2023 (tymor byr) a 1951-1998 (tymor canolig) wedi'i guddio'n fwriadol. Yna mae'r modelau'n rhagweld newidiadau tymor byr a chanolig i'r glannau, gan wirio eu cywirdeb yn y pen draw gan ddefnyddio'r data cyfrinachol. Mae'r dyluniad hwn yn galluogi cymariaethau trawsddisgyblaethol o fodelau arfordirol o dan amodau cwbl anhysbys.
Cyflwynodd tri deg pedwar o dimau ymchwil o 15 gwlad fodelau, gan gynnwys 12 model sy'n seiliedig ar ddata a 22 model hybrid. Daeth y timau hyn o sefydliadau yn yr Unol Daleithiau, Awstralia, Japan, Ffrainc, a gwledydd eraill. Fodd bynnag, nid oedd gan y modelau a gyflwynwyd fodelau masnachol fel GENESIS a'r modelau sy'n seiliedig ar ffiseg Delft3D a MIKE21.
Datgelodd cymhariaeth mai'r modelau a berfformiodd orau ar gyfer rhagolygon tymor byr, pum mlynedd oedd CoSMoS-COAST-CONV_SV (model hybrid), GAT-LSTM_YM (model sy'n seiliedig ar ddata), ac iTransformer-KC (model sy'n seiliedig ar ddata). Cyflawnodd y modelau hyn wallau gwreiddyn cymedr sgwâr o tua 10 metr, sy'n gymharol â'r gwall cynhenid o 8.9 metr mewn data arfordir synhwyro o bell lloeren. Mae hyn yn dangos, ar gyfer rhai traethau, bod galluoedd rhagfynegol y modelau yn agosáu at derfynau technoleg arsylwadol. Wrth gwrs, roedd modelau eraill yn gallu dal newidiadau arfordirol yn well.
Un canfyddiad annisgwyl oedd bod y model hybrid wedi perfformio'n gymharol â'r model sy'n seiliedig ar ddata. Mae CoSMoS-COAST-CONV_SV (model hybrid) yn cyfuno prosesau ffisegol a gweithrediadau cyfryngol, tra bod GAT-LSTM_YM (model sy'n seiliedig ar ddata) yn defnyddio rhwydwaith sylw graff i gofnodi cydberthnasau gofodol. Perfformiodd y ddau fodel yn dda.
O ran rhagolygon tymor canolig, mae'r gyfres LX-Shore (modelau hybrid) yn darparu'r rhagfynegiadau agosaf at ddata wedi'i fesur. Drwy gyplysu prosesau cludo gwaddod ar hyd y lan ac yn ochrol, mae'r modelau hyn yn cynnal sefydlogrwydd hirdymor wrth arddangos yr ymatebion mwyaf cyson i ddigwyddiadau storm eithafol gyda data wedi'i fesur. Mae rhagfynegiadau o'r modelau hyn yn dangos y gall un storm ddifrifol achosi enciliad dros dro ar y glannau o hyd at 15-20 metr, gydag adferiad llawn o bosibl yn cymryd dwy i dair blynedd. Mae'r gyfres CoSMoS-COAST yn cynnig sefydlogrwydd rhagorol, tra gall modelau eraill ddioddef o ddrifft hirdymor a gor-ymateb.
Mae canlyniadau model yn dangos bodansawdd datayn ffactor allweddol sy'n cyfyngu ar berfformiad model. Er bod data synhwyro o bell lloeren yn cwmpasu ardal eang, mae ei benderfyniad amserol yn isel, fel arfer yn wythnosol i fisol, gan ei gwneud hi'n anodd cofnodi adferiad cyflym ar ôl storm. Ar ben hynny, mae rhediad tonnau a llanw yn effeithio ar ymyl y dŵr ar unwaith, gan arwain at wallau dros dro a all effeithio ar ragfynegiadau model.
Canfu'r astudiaeth y gall llyfnhau data gofod-amserol, fel defnyddio technegau hidlo dau ddimensiwn cadarn, wella perfformiad modelau yn sylweddol. Yn ddiweddarach, gostyngodd modelau prawf an-ddall a gyflwynwyd y gwall cyfartalog o 15% trwy ragbrosesu data wedi'i optimeiddio.
Mae Robust 2D Smoothing yn ddull prosesu signal uwch sydd wedi'i gynllunio'n benodol i brosesu sŵn mewn data lloeren arfordirol. Yn ei hanfod, mae'n algorithm hidlo iterus yn seiliedig ar sgwariau lleiaf pwysol, ac mae'n gadarn iawn i allgleifion fel sŵn tonnau dros dro mewn delweddau lloeren.
Ffactor arall sy'n hanfodol ar gyfer rhagfynegiadau modelau yw cywirdeb data tonnau ger y lan. Ar hyn o bryd, mae data tonnau'n dioddef o amryw o wallau, gan gynnwys gwallau wrth drosi data ail-ddadansoddi tonnau byd-eang ger y lan, rhagfarnau a achosir gan echdynnu paramedrau tonnau ar yr isobath 10 metr yn hytrach na'r parth torri, a thanamcangyfrif effaith digwyddiadau eithafol trwy ddefnyddio amodau tonnau cyfartalog dyddiol. Gall y gwallau hyn i gyd effeithio ar ragfynegiadau modelau.
Ar gyfer rhagfynegiadau hirdymor, mae'r rhan fwyaf o fodelau'n dibynnu ar y gyfraith Brownaidd glasurol i amcangyfrif effaith codiad lefel y môr. Fodd bynnag, mae'r gyfraith hon yn tybio cyflenwad gwaddod anfeidrol a chytbwys ac yn anwybyddu effeithiau cludo gwaddod alltraeth neu weithgareddau dynol, fel maethu traethau. Gall hyn arwain at ragfarnau model sylweddol.
Yn seiliedig ar y ddamcaniaeth proffil cydbwysedd, mae cyfraith Brown yn darparu perthynas linellol rhwng cynnydd yn lefel y môr ac enciliad y glannau. Mae'r ddamcaniaeth hon yn rhagdybio bod proffil arfordirol yn cynnal siâp cydbwysedd. Wrth i lefel y môr godi, mae'r gofod llety cynyddol yn gorfodi'r proffil cydbwysedd hwn i symud tua'r tir i gynnal ei siâp o'i gymharu â lefel newydd y môr. O ganlyniad, mae'r ddamcaniaeth yn rhagdybio, wrth i'r proffil arfordirol symud tua'r tir, bod yr haen draeth uchaf yn cael ei herydu, a bod y deunydd sydd wedi'i erydu yn cael ei ddyddodi oddi ar y lan, gan achosi i wely'r môr ger y lan godi, a thrwy hynny gynnal dyfnder dŵr cyson. Mae cyfraith Brown yn rhagweld y gall enciliad arfordirol fod 10 i 50 gwaith yn fwy na chynnydd yn lefel y môr, yn dibynnu ar lethr y traeth.
Mae'r astudiaeth hon yn darparu sail ar gyfer dewis offer priodol yn seiliedig ar anghenion penodol. Ar ben hynny, mae prosesu data ymlaen llaw yn hanfodol; gall prosesu data priodol weithiau gael effaith fwy na'r model ei hun. Gan adeiladu ar y profiad a gafwyd gyda ShoreShop 2.0, gellir gwneud gwelliannau i ddata lloeren a thonnau i wella cywirdeb rhagfynegiadau. Ar ben hynny, gall effeithiau na ellir eu rheoli o draethau sydd wedi'u tarfu'n artiffisial mewn rhagolygon hirdymor hefyd effeithio'n sylweddol ar ganlyniadau rhagfynegiadau. Ar ben hynny, mae diffyg cyfranogiad gan fodelau masnachol fel GENESIS, Delft3D, a MIKE21 yn broblem sylweddol.
Gwarchodwyr y Ffin Las: Cenhadaeth 11 Mlynedd Frankstar i Ddiogelu Ein Cefnforoedd a'n Hinsawdd
Ers dros ddegawd, mae Frankstar wedi bod ar flaen y gad o ran stiwardiaeth amgylcheddol forol, gan harneisio technoleg arloesol a manylder gwyddonol i ddarparu data cefnforol a hydrolegol heb ei ail. Mae ein cenhadaeth yn mynd y tu hwnt i gasglu data yn unig—ni yw penseiri dyfodol cynaliadwy, gan rymuso sefydliadau, prifysgolion a llywodraethau ledled y byd i wneud penderfyniadau gwybodus er lles iechyd ein planed.
Amser postio: Awst-11-2025