Քանի որ կլիմայի փոփոխությունը հանգեցնում է ծովի մակարդակի բարձրացման և փոթորիկների ուժգնացման, համաշխարհային ափամերձ գծերը բախվում են աննախադեպ էրոզիայի ռիսկերի: Այնուամենայնիվ, ափամերձ գծի փոփոխությունների ճշգրիտ կանխատեսումը մարտահրավեր է, հատկապես երկարաժամկետ միտումները: Վերջերս ShoreShop2.0 միջազգային համագործակցային ուսումնասիրությունը գնահատել է ափամերձ գծի 34 կանխատեսման մոդելների արդյունավետությունը՝ կույր փորձարկման միջոցով, բացահայտելով ափամերձ գծի մոդելավորման ներկայիս վիճակը:
Ափամերձ գիծը դինամիկ սահման է, որտեղ ցամաքը հանդիպում է ծովին, անընդհատ փոփոխվելով ալիքների, մակընթացությունների, փոթորիկների և ծովի մակարդակի բարձրացման պատճառով: Աշխարհի ավազոտ ափամերձ գծերի մոտ 24%-ը նահանջում է տարեկան 0.5 մետրից ավելի արագությամբ, իսկ որոշ տարածքներում, ինչպիսին է ԱՄՆ-ի ծոցի ափը, տարեկան էրոզիայի տեմպը նույնիսկ գերազանցում է 20 մետրը:
Ափամերձ գծի փոփոխության կանխատեսումը բնույթով դժվար և բարդ է, որը պահանջում է հաշվի առնել բազմաթիվ գործոնների փոխազդեցությունը, ներառյալ ալիքային էներգիան, նստվածքների տեղափոխումը և ծովի մակարդակի բարձրացումը: Երկար ժամանակահատվածում ճշգրիտ կանխատեսումները նույնիսկ ավելի մարտահրավեր են:
Ժամանակակից ափամերձ գծի կանխատեսման մոդելները կարելի է բաժանել երեք կատեգորիայի՝ մեկը հիմնված է ֆիզիկական սիմուլյացիայի վրա, ինչպիսիք են Delft3D-ն և MIKE21-ը՝ հիմնված հեղուկների մեխանիկայի և նստվածքների տեղափոխման հավասարումների վրա, մեկը հիբրիդային մոդել է, որը համատեղում է ֆիզիկական սկզբունքները տվյալների վրա հիմնված մեթոդների հետ, ինչպիսիք են CoSMoS-COAST-ը և LX-Shore-ը, իսկ մյուսը տվյալների վրա հիմնված մոդել է, որն ամբողջությամբ հիմնված է վիճակագրական կամ մեքենայական ուսուցման տեխնիկայի վրա, ինչպիսիք են LSTM ցանցերը և տրանսֆորմատորային ճարտարապետությունները։
Չնայած մոդելների լայն բազմազանությանը, միասնական գնահատման չափանիշների բացակայությունը դժվարացրել է կատարողականի համեմատությունները: Ո՞ր մոդելն է առաջարկում ամենաճշգրիտ կանխատեսումները: ShoreShop2.0 կույր թեստերի մրցույթը հիանալի հնարավորություն է ընձեռում միջառարկայական համեմատությունների համար:
ShoreShop2.0 միջազգային կույր փորձարկման մրցույթը գիտական համագործակցության խիստ խիստ ձև է: Մասնակից թիմերին տեղեկացվում է միայն փորձարկման վայրի մասին, որը ծոցի կամ լողափի կոդային անվանումն է: Հիմնական տեղեկությունները, ինչպիսիք են դրա գտնվելու վայրը և իրական անվանումը, թաքցվում են՝ կանխելու համար, որ նախնական գիտելիքները ազդեն մոդելի կարգաբերման վրա: Ավելին, տվյալները պահվում են գաղտնի բաժիններում, իսկ 2019-2023 (կարճաժամկետ) և 1951-1998 (միջնաժամկետ) տվյալները դիտավորյալ թաքցվում են: Այնուհետև մոդելները կանխատեսում են կարճաժամկետ և միջնաժամկետ ափամերձ գծի փոփոխությունները, վերջնական արդյունքում ստուգելով դրանց ճշգրտությունը՝ օգտագործելով գաղտնի տվյալները: Այս դիզայնը հնարավորություն է տալիս ափամերձ մոդելների միջառարկայական համեմատություններ կատարել բոլորովին անհայտ պայմաններում:
15 երկրներից երեսունչորս հետազոտական խումբ ներկայացրեց մոդելներ, որոնք ներառում էին 12 տվյալների վրա հիմնված մոդելներ և 22 հիբրիդային մոդելներ: Այս թիմերը ներկայացնում էին Միացյալ Նահանգների, Ավստրալիայի, Ճապոնիայի, Ֆրանսիայի և այլ երկրների հաստատություններ: Սակայն ներկայացված մոդելներում բացակայում էին առևտրային մոդելներ, ինչպիսիք են GENESIS-ը և ֆիզիկայի վրա հիմնված Delft3D և MIKE21 մոդելները:
Համեմատությունը ցույց տվեց, որ կարճաժամկետ, հնգամյա կանխատեսումների համար լավագույն արդյունքներ ցուցաբերող մոդելներն էին CoSMoS-COAST-CONV_SV (հիբրիդային մոդել), GAT-LSTM_YM (տվյալների վրա հիմնված մոդել) և iTransformer-KC (տվյալների վրա հիմնված մոդել): Այս մոդելները գրանցել են մոտավորապես 10 մետր միջին քառակուսի սխալ, որը համեմատելի է արբանյակային հեռազննման ափամերձ գծի տվյալների 8.9 մետր ներքին սխալի հետ: Սա ցույց է տալիս, որ որոշ լողափերի համար մոդելների կանխատեսողական հնարավորությունները մոտենում են դիտարկման տեխնոլոգիայի սահմաններին: Իհարկե, այլ մոդելներ կարողացել են ավելի լավ գրանցել ափամերձ գծի փոփոխությունները:
Զարմանալի արդյունքն այն էր, որ հիբրիդային մոդելը համեմատելի էր տվյալների վրա հիմնված մոդելի հետ։ CoSMoS-COAST-CONV_SV (հիբրիդային մոդել) համատեղում է ֆիզիկական գործընթացները և կոնվոլյուցիոն գործողությունները, մինչդեռ GAT-LSTM_YM (տվյալների վրա հիմնված մոդել) օգտագործում է գրաֆային ուշադրության ցանց՝ տարածական կորելյացիաները գրանցելու համար։ Երկու մոդելներն էլ լավ արդյունքներ ցույց տվեցին։
Միջնաժամկետ կանխատեսումների առումով, LX-Shore շարքը (հիբրիդային մոդելներ) ապահովում է չափված տվյալներին ամենամոտ կանխատեսումները: Ափամերձ և կողային նստվածքների տեղափոխման գործընթացները զուգակցելով՝ այս մոդելները պահպանում են երկարաժամկետ կայունություն՝ միաժամանակ չափված տվյալների հետ ցուցադրելով ծայրահեղ փոթորկային իրադարձությունների նկատմամբ առավելագույնս հետևողական արձագանքներ: Այս մոդելների կանխատեսումները ցույց են տալիս, որ մեկ ուժեղ փոթորիկը կարող է առաջացնել ափամերձ գծի մինչև 15-20 մետր կարճատև նահանջ, որի լիակատար վերականգնումը կարող է տևել երկու-երեք տարի: CoSMoS-COAST շարքը առաջարկում է գերազանց կայունություն, մինչդեռ մյուս մոդելները կարող են տուժել երկարաժամկետ տեղաշարժից և գերարձագանքից:
Մոդելի արդյունքները ցույց են տալիս, որտվյալների որակըմոդելի աշխատանքի հիմնական սահմանափակող գործոն է: Չնայած արբանյակային հեռազննման տվյալները ընդգրկում են լայն տարածք, դրանց ժամանակային լուծաչափը ցածր է, սովորաբար շաբաթականից մինչև ամսական, ինչը դժվարացնում է փոթորկից հետո արագ վերականգնման գրանցումը: Ավելին, ջրի ակնթարթային եզրը ազդվում է ալիքների հոսքից և մակընթացություններից, ինչը հանգեցնում է անցողիկ սխալների, որոնք կարող են ազդել մոդելի կանխատեսումների վրա:
Ուսումնասիրությունը պարզել է, որ տարածաժամանակային տվյալների հարթեցումը, ինչպիսին է հզոր երկչափ ֆիլտրման տեխնիկայի կիրառումը, կարող է զգալիորեն բարելավել մոդելի աշխատանքը: Հետագայում, ոչ կույր փորձարկման մոդելներում ներկայացված միջին սխալը նվազել է 15%-ով՝ տվյալների նախնական մշակման օպտիմալացման միջոցով:
Հզոր 2D հարթեցումը առաջադեմ ազդանշանի մշակման մեթոդ է, որը հատուկ մշակված է ափամերձ գծի արբանյակային տվյալների աղմուկը մշակելու համար: Ըստ էության, այն իտերատիվ ֆիլտրման ալգորիթմ է, որը հիմնված է կշռված նվազագույն քառակուսիների վրա և խիստ դիմացկուն է արբանյակային պատկերներում առկա անցողիկ ալիքային աղմուկի նման արտառոց ցուցանիշների նկատմամբ:
Մոդելի կանխատեսումների համար կարևոր մեկ այլ գործոն է ափամերձ ալիքային տվյալների ճշգրտությունը: Ներկայումս ալիքային տվյալները տառապում են տարբեր սխալներից, այդ թվում՝ գլոբալ ալիքային վերավերլուծության տվյալների ափամերձ փոխակերպման սխալներից, ալիքային պարամետրերը 10 մետր իզոբատում արդյունահանելու հետևանքով առաջացած շեղումներից, այլ ոչ թե կոտրման գոտուց, և ծայրահեղ իրադարձությունների ազդեցության թերագնահատումից՝ օգտագործելով օրական միջին ալիքային պայմանները: Այս սխալները բոլորը կարող են ազդել մոդելի կանխատեսումների վրա:
Երկարաժամկետ կանխատեսումների համար մոդելների մեծ մասը հիմնվում է դասական Բրաունյան օրենքի վրա՝ ծովի մակարդակի բարձրացման ազդեցությունը գնահատելու համար: Այնուամենայնիվ, այս օրենքը ենթադրում է անսահման և հավասարակշռված նստվածքների մատակարարում և անտեսում է ծովափնյա նստվածքների տեղափոխման կամ մարդկային գործունեության, օրինակ՝ լողափերի սնուցման, հետևանքները: Սա կարող է հանգեցնել մոդելի զգալի շեղումների:
Հավասարակշռության պրոֆիլի տեսության հիման վրա՝ Բրաունի օրենքը ներկայացնում է ծովի մակարդակի բարձրացման և ափամերձ գծի նահանջի միջև գծային կապ։ Այս տեսությունը ենթադրում է, որ ափամերձ պրոֆիլը պահպանում է հավասարակշռության ձև։ Ծովի մակարդակի բարձրացմանը զուգընթաց, բնակեցման տարածքի աճը ստիպում է այս հավասարակշռության պրոֆիլին տեղաշարժվել դեպի ցամաք՝ պահպանելու իր ձևը ծովի նոր մակարդակի նկատմամբ։ Հետևաբար, տեսությունը ենթադրում է, որ ափամերձ պրոֆիլի տեղաշարժվելուն զուգընթաց, վերին ափամերձ շերտը քայքայվում է, և քայքայված նյութը նստվածք է տալիս ափից դուրս, ինչը հանգեցնում է ափամերձ ծովի հատակի բարձրացմանը, այդպիսով պահպանելով ջրի խորության կայունությունը։ Բրաունի օրենքը կանխատեսում է, որ ափամերձ նահանջը կարող է լինել 10-ից 50 անգամ ավելի մեծ, քան ծովի մակարդակի բարձրացումը՝ կախված ափի թեքությունից։
Այս ուսումնասիրությունը հիմք է հանդիսանում կոնկրետ կարիքների հիման վրա համապատասխան գործիքներ ընտրելու համար: Ավելին, տվյալների նախնական մշակումը կարևոր է. տվյալների պատշաճ մշակումը երբեմն կարող է ավելի մեծ ազդեցություն ունենալ, քան մոդելն ինքնին: ShoreShop 2.0-ի հետ ձեռք բերված փորձի վրա հիմնվելով՝ կարելի է բարելավումներ կատարել արբանյակային և ալիքային տվյալներում՝ կանխատեսման ճշգրտությունը բարձրացնելու համար: Ավելին, արհեստականորեն խախտված լողափերի անվերահսկելի ազդեցությունը երկարաժամկետ կանխատեսումների վրա նույնպես կարող է զգալիորեն ազդել կանխատեսման արդյունքների վրա: Ավելին, GENESIS, Delft3D և MIKE21 նման առևտրային մոդելների մասնակցության բացակայությունը էական խնդիր է:
|Կապույտ սահմանի պահապանները. Ֆրանկսթարի 11-ամյա առաքելությունը՝ պաշտպանելու մեր օվկիանոսներն ու կլիման
Ավելի քան մեկ տասնամյակ Frankstar-ը եղել է ծովային շրջակա միջավայրի կառավարման առաջնագծում՝ օգտագործելով առաջադեմ տեխնոլոգիաները և գիտական ճշգրտությունը՝ աննախադեպ օվկիանոսային և հիդրոլոգիական տվյալներ տրամադրելու համար: Մեր առաքելությունը գերազանցում է պարզապես տվյալների հավաքագրումը. մենք կայուն ապագայի ճարտարապետներն ենք, որոնք լիազորում են հաստատություններին, համալսարաններին և կառավարություններին ամբողջ աշխարհում կայացնել տեղեկացված որոշումներ մեր մոլորակի առողջության համար:
Հրապարակման ժամանակը. Օգոստոսի 11-2025