Точка “Z”, где суша встречается с морем

Домой Наука о земле, Австралия > Научные темы > Цифровая Земля Австралии > Новости и обновления DEA > Буква “Z” - это место, где суша встречается с моремБуква “Z” - это место, где суша встречается с морем

Морское побережье с его танцующими приливами издавна занимало особое место в воображении человека. Благодаря Луне, солнцу и гравитации это место, где суша встречается с морем, является не фиксированной точкой, а областью между отливами и приливами — приливно-отливной зоной.

Приливно-отливная зона включает в себя множество экосистем: песчаные пляжи, скалистые берега, приливные бассейны, илистые отмели, заросли водорослей, мангровые леса и окаймляющие коралловые рифы. Жизнь здесь, где соединяются наземный и водный миры, адаптирована к этому переходному месту. Динамичные организмы, которые называют этот регион своим домом, играют важнейшую роль в круговороте питательных веществ и углерода, а также являются звеном пищевой цепи.

Для куликов, включая ряд исчезающих видов, приливная зона является незаменимым местом кормления во время миграции. Для людей приливная зона служит местом отдыха и первой линией обороны от штормовых волн.

Тем не менее, с точки зрения высоты, приливно-отливная прибрежная зона не очень хорошо известна. Мы склонны думать о береговой линии как о прямой, но та линия, которую мы видим на карте, является всего лишь отображением среднего уровня моря. Сама приливно-отливная зона простирается в любом направлении в зависимости от наклона берега и диапазона приливов.

Знание высоты приливной зоны помогает подготовиться к цунами, управлять рисками штормовых нагонов, проводить текущее моделирование и составлять экологические карты местообитаний. Но в мире информации о высотах приливная зона в значительной степени не учитывается, поскольку находится между хорошо нанесенной на карту сушей и батиметрическими измерениями океана.

Измерение высоты местности, подверженной влиянию приливов, является сложной, но необходимой задачей.

Two illustrations showing tidal ride and drop on beach landscape

Залив Робак на северном побережье Западной Австралии отличается очень большим диапазоном приливов и отливов и обширными илистыми отмелями. Большая часть залива признана Рамсарской конвенцией важным водно-болотным угодьем.

Теперь команда из Digital Earth Australia (DEA) использовала данные Landsat для создания первого автоматизированного метода с открытым исходным кодом для определения высоты приливной зоны. Команда, возглавляемая докторами Робби Бишоп-Тейлором и Стивеном Сагаром, разработала первую общенациональную модель рельефа побережья Австралии под названиемПриливно-отливное поднятие DEA, также известная как Национальная цифровая модель рельефа приливных зон, или ‘НИДЕМ’.

Измерение промежутков между приливами и отливами

“Подъем и спад приливов можно использовать для отслеживания трехмерной формы приливной зоны”, - пояснил доктор Бишоп-Тейлор. - Проанализировав 30-летние снимки со спутника Landsat с использованием модели приливов, мы можем точно определить, какие участки береговой линии обнажаются при разных уровнях прилива”.

Основываясь на более ранних работах, в которых спутник Landsat использовался для картографирования протяженности — местоположения x, y — приливной зоны, в этом новом исследовании использовались знания о диапазоне приливов и наличии или отсутствии морской воды во время приливного цикла, чтобы смоделировать высоту (“z”) приливной зоны относительно среднего значения. уровень моря.

Точность этого метода для равнин, подверженных приливам, и песчаных берегов высока и приближается к точности измерений, полученных с помощью лидара. Для скалистых берегов и мест, где приливная модель не отражает сложные или экстремальные формы приливов, точность снижается.

Aerial image of Australian coastal landscape showing cliffs and bays

На Буканьерском архипелаге Кимберли наблюдаются вторые по величине приливы в мире, и здесь есть множество коралловых лагун, заросших водорослями лугов, садов губок и глубоководных каньонов.

Например, на рифе Буканьерского архипелага на крайнем севере Западной Австралии наблюдается экстремальный режим приливов — самый большой диапазон приливов на планете для системы коралловых рифов — и сильные течения. В данном случае приливная модель неточно показывает, что в некоторых местах происходит быстрое приливное затопление, за которым следует медленный 10-часовой период осушения; это расхождение приливной модели с местным приливным процессом снижает точность определения высоты прилива DEA.

“Для этих скалистых берегов и рифов мы наблюдали снижение точности из-за возросшей вероятности того, что поведение приливной воды не было синхронизировано с моделью приливов”, - пояснил Сагар.

Более совершенное моделирование местных приливов в будущем может привести к повышению точности в этих областях.

Однако для большей части австралийского побережья набор данных о приливных высотах DEA предоставляет точные данные о высотах, которых раньше не существовало.

Преимущества лучшего знакомства с приливной зоной

Приливно-отливная зона относится к числу наиболее уязвимых экосистем в мире. ДругойИсследование, проведенное на основе Landsatопубликованный ранее в этом году отчет показал, что развитие прибрежных районов, эрозия и недостаток пополнения речных отложений привели к потере 16% приливных отмелей на планете в период с 1984 по 2016 год; эти проблемы усугубятся с повышением уровня моря.

Компания DEA Intertidal Elevation готова оказать помощь управляющим прибрежными районами - от снижения прибрежных рисков до сохранения окружающей среды.

В Университете Джеймса Кука полный набор данных был включен в модель рельефа Большого барьерного рифа (известную как сетка GBR30), охватывающую все побережье Квинсленда и рифы, составляющие Большой барьерный риф.

“В качестве дополнительного источника данных мы представляем этот продукт гидрографическому геодезическому сообществу в качестве экономически эффективного средства, помогающего заполнить пробел между батиметрическими измерениями с судов и данными о высотах суши”, - сказал д-р Сагар.

Правительство Квинсленда использовало более раннюю версию этой модели рельефа для составления региональных карт местообитаний.

“В экологическом контексте знание особенностей рельефа этой зоны позволяет лучше понять, как она функционирует в качестве среды обитания для множества видов, которые она поддерживает”, - пояснил доктор Сагар.

Поскольку данные о высотах прибрежных территорий теперь охватывают всю страну, команда DEA планирует использовать их для реализации аналогичных проектов по всей стране.

Three scientific illustrations of coastal tide lines

Создание продукта возможным

Большой и плотный архив данных Landsat в сочетании с приливными моделями и цифровым Earth AustraliaКуб данныхархитектура позволила использовать этот метод и, как следствие, получить продукт DEA "Высота приливов". Данные о прибрежных зонах, собранные со спутника Landsat за тридцать лет, были помечены и отсортированы с учетом приливов, что позволило получить достаточно данных для создания топографических контуров ватерлинии для каждой из 10 стадий приливов между самыми высокими и самыми низкими наблюдаемыми приливами.

Спутник Landsat был использован из-за его большого архива, надежной связи между спутниками программы и относительно высокого 30-метрового пространственного разрешения.

“Архив Landsat позволяет нам разрабатывать продукты, которые решают проблемы в масштабах континента”, - сказал д-р Сагар. - Для страны размером с Австралию это было бы просто невозможно без бесплатного и открытого доступа к полному временному ряду, который предоставляет архив Landsat”.

Бесплатный и открытый архив Landsat сыграл ключевую роль в реализации инициатив Open Data Cube, таких как Digital Earth Australia и Digital Earth Africa, позволяя создавать новаторские технологии и продукты, подобные этому.

“Долгосрочная стратегия приобретения программы Landsat и непрерывность, обеспечиваемая миссией Landsat 9, позволяют использовать инновационные подходы, такие как определение высоты приливов и отливных зон, что дает нам представление о таких загадочных областях, как приливно-отливные зоны”, - сказал соавтор статьи и член научной команды Landsat Лео Лимбернер. Этот мир стал более известным благодаря открытым данным Landsat.