Howanyň üýtgemegi deňiz derejesiniň ýokarlanmagyna we tupanlaryň güýçlenmegine sebäp bolansoň, global kenarýaka zolaklary öň görülmedik eroziýa howplary bilen ýüzbe-ýüz bolýar. Şeýle-de bolsa, kenarýaka zolagynyň üýtgemegini, esasanam uzak möhletli meýilleri takyk çaklamak kyn. Ýakynda ShoreShop2.0 halkara hyzmatdaşlyk barlagy kenarýaka zolagynyň 34 sany çaklama modeliniň işini kör synag arkaly bahalandyrdy we kenarýaka zolagyny modelleşdirmekde häzirki döwrüň derejesini açyp görkezdi.

Kenarýaka zolagy gury ýeriň deňiz bilen birleşýän ýerinde ýerleşýän we tolkunlar, gelgitler, tupanlar we deňiz derejesiniň ýokarlanmagy sebäpli yzygiderli üýtgeýän dinamiki serhetdir. Dünýädäki çäge kenarýaka zolaklarynyň takmynan 24% -i ýylda 0,5 metrden gowrak tizlikde yza çekilýär we ABŞ-nyň Pars aýlagynyň kenarýaka zolagy ýaly käbir ýerlerde ýyllyk eroziýa tizligi hatda 20 metrden hem ýokarydyr.

Kenarýaka zolagynyň üýtgemegini öňünden aýtmak öz-özünden kyn we çylşyrymly bolup, tolkun energiýasy, çökündi daşalmasy we deňiz derejesiniň ýokarlanmagy ýaly köp sanly faktorlaryň özara täsirini göz öňünde tutmagy talap edýär. Uzak wagt aralygynda takyk çaklamalar has-da kyn.

Häzirki zaman kenarýaka çaklama modellerini üç kategoriýa bölmek mümkin: biri fiziki simulýasiýa esaslanýar, mysal üçin, suwuklyk mehanikasyna we çökündi daşamak deňlemelerine esaslanýan Delft3D we MIKE21; biri fiziki prinsipleri CoSMoS-COAST we LX-Shore ýaly maglumatlara esaslanýan usullar bilen birleşdirýän gibrid model; beýlekisi bolsa, LSTM ulgamlary we Transformer arhitekturalary ýaly statistik ýa-da maşyn öwrenme usullaryna doly daýanýan maglumatlara esaslanýan model.

Modelleriň dürli görnüşlerine garamazdan, birleşdirilen baha beriş ölçegleriniň ýoklugy netijeliligi deňeşdirmegi kynlaşdyrdy. Haýsy model iň takyk çaklamalary hödürleýär? ShoreShop2.0 kör synag bäsleşigi dürli ugurlar boýunça deňeşdirmeler üçin ajaýyp mümkinçilik döredýär.

“ShoreShop2.0” halkara kör synag bäsleşigi ylmy hyzmatdaşlygyň örän berk görnüşidir. Gatnaşyjy toparlara diňe synag geçirilýän ýer barada habar berilýär, bu bolsa aýlagyň ýa-da kenaryň kod adydyr. Öňünden bilimleriň modeliň kalibrlenmegine täsir etmeginiň öňüni almak üçin onuň ýerleşýän ýeri we hakyky ady ýaly esasy maglumatlar gizlenýär. Mundan başga-da, maglumatlar böleklerde gizlin saklanýar, 2019-2023-nji ýyllar (gysga möhletli) we 1951-1998-nji ýyllar (orta möhletli) aralygyndaky maglumatlar bilgeşleýin gizlenýär. Soňra modeller gysga we orta möhletli kenarýaka üýtgeşmelerini çaklaýar we ahyrsoňy gizlin maglumatlary ulanyp, olaryň dogrulygyny barlaýar. Bu dizaýn düýbünden näbelli şertlerde kenarýaka modelleriniň dürli ugurlar boýunça deňeşdirilmegine mümkinçilik berýär.

15 ýurtdan otuz dört ylmy topar modelleri hödürledi, olaryň arasynda 12 maglumata esaslanýan model we 22 gibrid model bar. Bu toparlar ABŞ-nyň, Awstraliýanyň, Ýaponiýanyň, Fransiýanyň we beýleki ýurtlaryň edaralaryndan geldi. Şeýle-de bolsa, hödürlenen modellerde GENESIS we fizika esasly Delft3D we MIKE21 ýaly täjirçilik modelleri ýokdy.

Deňeşdirme gysga möhletli, bäş ýyllyk çaklamalar üçin iň gowy netije berýän modelleriň CoSMoS-COAST-CONV_SV (gibrid model), GAT-LSTM_YM (maglumatlara esaslanýan model) we iTransformer-KC (maglumatlara esaslanýan model) bolandygyny görkezdi. Bu modeller takmynan 10 metrlik orta kwadrat ýalňyşlyklara ýetdi, bu bolsa hemra arkaly uzakdan zondlamak arkaly kenarýaka maglumatlarynda 8,9 metrlik özboluşly ýalňyşlyga deňdir. Bu käbir kenarýakalarda modelleriň öňünden aýtmak mümkinçilikleriniň synlaýyş tehnologiýasynyň çäklerine golaýlaýandygyny görkezýär. Elbetde, beýleki modeller kenarýaka üýtgeşmelerini has gowy suratlandyryp bildiler.

Geň galdyryjy açyş, gibrid modeliň maglumatlara esaslanýan model bilen deňeşdirip boljak derejede netijeli işlemegi boldy. CoSMoS-COAST-CONV_SV (gibrid model) fiziki prosesleri we konwolusiýa amallaryny birleşdirýär, GAT-LSTM_YM (maglumatlara esaslanýan model) bolsa giňişlik korrelasiýalaryny tutmak üçin grafik üns ulgamyny ulanýar. Iki model hem gowy netije görkezdi.

Orta möhletli çaklamalar babatda LX-Shore seriýasy (gibrid modeller) ölçenen maglumatlara iň ýakyn çaklamalary berýär. Kenarýaka we gapdal çökündi daşamak proseslerini birleşdirip, bu modeller ölçenen maglumatlar bilen ekstremal tupan hadysalaryna iň yzygiderli jogaplary görkezmek bilen birlikde uzak möhletli durnuklylygy saklaýarlar. Bu modellerden alnan çaklamalar bir güýçli tupanyň kenarýaka zolagynyň 15-20 metre çenli wagtlaýyn yza çekilmegine sebäp bolup biljekdigini we doly dikeldilmegiň iki-üç ýyl gerek bolup biljekdigini görkezýär. CoSMoS-COAST seriýasy ajaýyp durnuklylygy hödürleýär, beýleki modeller bolsa uzak möhletli süýşme we artykmaç jogap bermekden ejir çekip bilerler.

Model netijeleri şuny görkezýärmaglumatlaryň hilimodeliň işiniň esasy çäklendiriji faktorydyr. Hemra arkaly uzakdan gözegçilik maglumatlary giň meýdany öz içine alsa-da, onuň wagtlaýyn çözgüdi pes, adatça hepdede ýa-da aýda bir gezek bolýar, bu bolsa tupandan soňky çalt dikeldişi ele almagy kynlaşdyrýar. Mundan başga-da, suwuň gyrasyna tolkunlaryň we gelgitleriň täsiri düşýär, bu bolsa modeliň çaklamalaryna täsir edip biljek wagtlaýyn ýalňyşlyklara getirýär.

Bu gözlegde, berk iki ölçegli süzgüç usullaryny ulanmak ýaly giňişlik-wagt maglumatlaryny tekizlemek modeliň işini ep-esli gowulandyryp biljekdigi anyklandy. Soňra, kör bolmadyk synag modelleri optimizirlenen maglumatlary öňünden işläp düzmek arkaly ortaça ýalňyşlygy 15% azaldyp bildi.

"Robust 2D Smoothing" kenarýaka sputnik maglumatlaryndaky şowhuny işläp düzmek üçin ýörite işlenip düzülen ösen signal işläp düzmek usulydyr. Esasan, ol agramly iň kiçi kwadratlar esasynda geçirilýän gaýtalanýan süzgüç algoritmidir we sputnik suratlaryndaky wagtlaýyn tolkun şowhuny ýaly daşarky faktorlara garşy örän ygtybarlydyr.

Model çaklamalary üçin möhüm bolan başga bir faktor kenarýaka tolkun maglumatlarynyň takyklygydyr. Häzirki wagtda tolkun maglumatlary dürli ýalňyşlyklardan ejir çekýär, şol sanda global tolkun gaýtadan seljerme maglumatlarynyň kenarýaka konwersiýasyndaky ýalňyşlyklar, tolkun parametrlerini döwülme zolagynda däl-de, 10 metrlik izobatda çykarmakdan ýüze çykýan ýalňyşlyklar we gündelik ortaça tolkun şertlerini ulanmak arkaly ekstremal wakalaryň täsiriniň pes bahalandyrylmagy. Bu ýalňyşlyklaryň hemmesi model çaklamalaryna täsir edip biler.

Uzak möhletli çaklamalar üçin köp modeller deňiz derejesiniň ýokarlanmagynyň täsirini kesgitlemek üçin nusgawy Braun kanunyna daýanýar. Şeýle-de bolsa, bu kanun çökündileriň çäksiz we deňagramly üpjünçiligini göz öňünde tutýar we deňiz çökündileriniň daşalmagynyň ýa-da kenarýaka iýmitlenmegi ýaly adam işleriniň täsirini gözardy edýär. Bu bolsa modelde uly ýalňyşlyklara getirip biler.

Deňlik profil teoriýasyna esaslanyp, Braun kanuny deňiz derejesiniň ýokarlanmagy bilen kenarýaka çekilmeginiň arasynda çyzykly gatnaşygy üpjün edýär. Bu teoriýa kenarýaka profiliniň deňagramly görnüşini saklaýandygyny öňe sürýär. Deňiz derejesi ýokarlananda, ýerleşiş giňişliginiň artmagy bu deňagramly profiliniň täze deňiz derejesine görä görnüşini saklamak üçin gury ýere süýşmegine mejbur edýär. Netijede, teoriýa kenarýaka profiliniň gury ýere süýşmegi bilen ýokarky kenarýaka gatlagynyň eroziýa edilýändigini we eroziýa edilen materialyň deňizde çökýändigini, kenarýaka deňiz düýbüniň ýokarlanmagyna we şeýlelik bilen suwuň yzygiderli çuňlugynyň saklanmagyna sebäp bolýandygyny öňe sürýär. Braun kanuny kenarýaka çekilmeginiň kenarýakanyň eňňitligine baglylykda deňiz derejesiniň ýokarlanmagyndan 10-50 esse uly bolup biljekdigini çaklaýar.

Bu gözleg anyk zerurlyklara esaslanyp, degişli gurallary saýlamak üçin esas döredýär. Mundan başga-da, maglumatlary öňünden işläp taýýarlamak örän möhümdir; maglumatlary dogry işläp taýýarlamak käte modeliň özünden has uly täsir edip biler. ShoreShop 2.0 bilen gazanylan tejribä esaslanyp, çaklama takyklygyny ýokarlandyrmak üçin sputnik we tolkun maglumatlaryna gowulandyrmalar girizilip bilner. Mundan başga-da, uzak möhletli çaklamalarda emeli bozulan kenarlaryň gözegçilik edip bolmajak täsiri hem çaklama netijelerine düýpli täsir edip biler. Mundan başga-da, GENESIS, Delft3D we MIKE21 ýaly täjirçilik modelleriniň gatnaşmagynyň ýetmezçiligi möhüm mesele bolup durýar.

​"Mawy Serhetiň Goragçylary: Frankstaryň Okeanlarymyzy we Howamyzy Goramak boýunça 11 ýyllyk missiýasy

On ýyldan gowrak wagt bäri “Frankstar” deňiz gurşawyny goramakda öňdebaryjy tehnologiýalardan we ylmy berklikden peýdalanyp, deňsiz-taýsyz okean we gidrologik maglumatlary bermek üçin peýdalanýar. Biziň missiýamyz diňe maglumat toplamakdan has öňe çykýar - biz durnukly geljegiň binagärleri bolup, dünýäniň ähli künjegindäki edaralary, uniwersitetleri we hökümetleri planetamyzyň saglygy üçin maglumatly kararlar kabul etmäge ygtyýarlandyrýarys.