نقشه برداری

بر اساس اعلامیه اخیر، آژانس فضایی آمریکا ناسا با موفقیت سیارک دیمورفوس را از مدار اصلی خود در کیهان خارج کرد. این سنگ فضایی در 11 میلیون کیلومتری زمین برخورد کرد. این اولین بار است که انسان مسیر یک شی فرازمینی را تغییر می دهد. دانشمندان از این آزمایش موفقیت آمیز به وجد آمده اند، و به درستی، با این مأموریت که توسط چندین متخصص برچسب یک پیشرفت عظیم و عصر جدیدی برای بشریت زده شده است.

این سناریویی است که یادآور فیلم «به بالا نگاه نکن» درباره کشف یک دنباله‌دار است که در مسیر برخورد مستقیم با زمین به دور منظومه شمسی می‌چرخد. مشکلی که بخش اصلی داستان را شکل می‌دهد این است که به نظر می‌رسد اصلاً برای کسی جالب نیست و فیلم حاوی پیامی بسیار مهم درباره نحوه ارتباط ما، اولویت‌های ما و بحران آب و هوا است. این یک فیلم بسیار خنده دار است، اما مهمتر از همه.

مشکلات خارج از سیاره خودمان مانند مواردی که در فیلم برجسته شده همان چیزی است که ناسا در زندگی واقعی با آن سر و کار دارد – و البته به طور مختصر، مسائل مبرم بر روی زمین به اندازه کافی وجود دارد. با این حال، هدف این سرمقاله تمرکز بر انواع سناریوهای قیامت نیست، بلکه در نظر گرفتن راه حل های مشکلات ما است. و اگر روی حوزه تخصصی خود بزرگنمایی کنیم، دیدن راه‌حل‌هایی که از بخش هیدروگرافی می‌آیند عالی است. صنعت ما چگونه می تواند به چالش هایی که با آن روبرو هستیم کمک کند؟

نقشه برداری از اقیانوس ها برای به دست آوردن بینش های حیاتی

شاید واضح ترین روشی که در آن حرفه هیدروگرافی می تواند به مشکلاتی که آینده ما را تهدید می کند کمک کند، نقشه برداری از کف اقیانوس باشد. پیشرفت های تکنولوژیکی روند تحقق این امر را تسریع کرده است. به دلایل متعددی، نقشه برداری از اقیانوس ها انواع بینش های بسیار مفیدی را در اختیار ما قرار می دهد. به عنوان مثال، داده های عمق سنجی می توانند دانشمندان را در مورد تغییرات محیطی آگاه کنند و به محققان اجازه دهند تا افزایش سطح دریا، فرسایش زمین و فرونشست زمین را بهتر تجزیه و تحلیل کنند.

همچنین ابزاری حیاتی برای درک زندگی در اقیانوس است، زیرا شکل بستر دریا تأثیر قابل توجهی بر طیف وسیعی از فرآیندهای اقیانوس دارد. یک مثال خوب برای این جریان ها هستند: اگر بتوانید الگوهای جریان اقیانوس ها را پیش بینی کنید، می توانید حرکت بدنه های آبی را در نظر بگیرید که به نوبه خود می تواند توسط دانشمندان برای مدل سازی افزایش سطح آب دریاها استفاده شود. چنین درک هایی برای چگونگی محافظت از سواحل خود بسیار مهم خواهد بود.

مقاله «بررسی‌های عمق‌سنجی: پیشرفت‌ها و موانع» نوشته Italo Oliveira Ferreira و Laura Coelho de Andrade شما را به سفری می‌برد که چگونه سنجش از دور به طور فزاینده‌ای برای انجام بررسی‌های زیر آب مورد استفاده قرار می‌گیرد و چندین روش کلیدی را که در نقشه‌برداری هیدروگرافی به کار می‌روند برجسته می‌کند.

همانطور که مقاله نشان می‌دهد، ظهور تکنیک‌های آکوستیک، اپتیک و رادار دانش ما را در مورد آب‌سنجی در دهه‌های گذشته منجنیق کرده است. علاوه بر این، روش‌هایی توسعه یافته‌اند که قادر به ارائه کنترل کیفی بهتری از اطلاعات هیدروفضایی به‌دست‌آمده هستند. اکنون، در عصر یادگیری ماشینی و هوش مصنوعی، طبقه‌بندی بستر دریا با دقت بی‌سابقه‌ای در حال تبدیل شدن به واقعیت است.

نقشه برداری نقشه برداری نقشه برداری نقشه برداری نقشه برداری نقشه برداری نقشه برداری نقشه برداری نقشه برداری نقشه برداری نقشه برداری نقشه برداری

فلزات کمیاب زمین

دلیل دیگری وجود دارد که چرا مردم ممکن است بستر دریا را جالب بدانند. برخی از نواحی کف دریا حاوی مواد معدنی هستند که معمولاً در فناوری مدرن مورد استفاده قرار می گیرند و به عنوان فلزات خاکی کمیاب شناخته می شوند. آیا یک تصویر کاملتر از کف اقیانوس راه را برای بهره برداری بیشتر از این منابع باز می کند؟ و تا چه حد آن چیزی است که ما باید آن را مطلوب بدانیم؟

شاید پیشنهاد خوبی برای مطالعه تاثیر یک صنعت جدید قبل از شروع صنعت باشد. این دقیقاً همان چیزی است که هندریک دی بوف در مقاله خود با عنوان فرود در دشت آبیسال توضیح می دهد، که بر چگونگی جمع آوری داده های محیطی کامل برای ارزیابی تأثیر جمع آوری گره های چند فلزی تمرکز دارد.

برخی از این گره‌ها سرشار از فلزات مورد نیاز برای گذار به اقتصاد سبز هستند، مانند منگنز، مس، کبالت و نیکل: فلزاتی که برای تولید باتری‌ها، پنل‌های خورشیدی و توربین‌های بادی حیاتی هستند. باید روشن باشد که استخراج در مقیاس وسیع از این مواد کمیاب خاکی باید با نهایت دقت انجام شود و من صمیمانه امیدوارم که همه علاقه مند باشند که کف اقیانوس ما را با چنین دقتی مدیریت کنند. بنابراین، فقط به بالا نگاه نکنید، بلکه لطفا به پایین نیز نگاه کنید!

سیارکی به وسعت مایل ها که 66 میلیون سال پیش به زمین برخورد کرد تقریباً تمام دایناسورها و سه چهارم گونه های گیاهی و جانوری این سیاره را از بین برد.بر اساس مطالعه جدیدی که توسط دانشگاه میشیگان انجام شده است، این امر باعث ایجاد یک سونامی هیولایی با امواجی به ارتفاع مایل شد که هزاران مایل از محل برخورد در شبه جزیره یوکاتان مکزیک، کف اقیانوس را در نوردید.

این مطالعه که برای انتشار آنلاین در 4 اکتبر در ژورنال AGU Advances برنامه ریزی شده است، اولین شبیه سازی جهانی سونامی برخورد Chicxulub را ارائه می کند که در یک مجله علمی معتبر منتشر می شود. علاوه بر این، محققان U-M رکوردهای زمین شناسی را در بیش از 100 مکان در سراسر جهان بررسی کردند و شواهدی پیدا کردند که پیش بینی مدل های آنها را در مورد مسیر و قدرت سونامی تایید می کند.

مولی رنج، نویسنده اصلی این مقاله، که این مطالعه مدل‌سازی را برای پایان‌نامه کارشناسی ارشد انجام داده است، می‌گوید: «این سونامی به اندازه‌ای قوی بود که رسوبات حوضه‌های اقیانوسی را در نیمه‌ی زمین در سراسر جهان برهم زد و فرسایش داد، و یا شکافی در سوابق رسوبی یا مجموعه‌ای از رسوبات قدیمی‌تر باقی گذاشت. تحت نظر اقیانوس‌شناس فیزیکی U-M و نویسنده همکار مطالعه، برایان آربیک و دیرینه‌شناس U-M و تد مور، نویسنده مشترک مطالعه.

بررسی سوابق زمین‌شناسی بر «بخش‌های مرزی»، رسوبات دریایی که درست قبل یا درست پس از برخورد سیارک و انقراض دسته جمعی K-Pg متعاقب آن، که دوره کرتاسه را بسته است، نهشته شده است.

Range که این پروژه را به عنوان یک دانشجوی کارشناسی در آزمایشگاه Arbic در سال 1397 آغاز کرد، گفت: “توزیع فرسایش و وقفه هایی که ما در بالاترین رسوبات دریایی کرتاسه مشاهده کردیم با نتایج مدل ما مطابقت دارد، که به ما اطمینان بیشتری در پیش بینی های مدل می دهد.” گروه علوم زمین و محیط زیست.

نویسندگان مطالعه محاسبه کردند که انرژی اولیه در سونامی ضربه ای تا 30000 برابر بیشتر از انرژی سونامی زمین لرزه اقیانوس هند در دسامبر 2004 بود که بیش از 230000 نفر را کشت و یکی از بزرگترین سونامی ها در تاریخ مدرن است.

شبیه‌سازی‌های این تیم نشان می‌دهد که سونامی برخورد عمدتاً به سمت شرق و شمال شرق به اقیانوس اطلس شمالی و از جنوب غربی از طریق دریای آمریکای مرکزی (که قبلاً آمریکای شمالی و آمریکای جنوبی را جدا می‌کرد) به اقیانوس آرام جنوبی تابش می‌کرد.

در آن حوضه‌ها و در برخی مناطق مجاور، سرعت جریان زیر آب احتمالاً از 20 سانتی‌متر در ثانیه (0.4 مایل در ساعت) فراتر رفته است، سرعتی که به اندازه‌ای قوی است که رسوبات ریزدانه در کف دریا را فرسایش دهد.

بر اساس شبیه سازی این تیم، در مقابل، اقیانوس اطلس جنوبی، اقیانوس آرام شمالی، اقیانوس هند و منطقه ای که امروز مدیترانه است تا حد زیادی در برابر قوی ترین اثرات سونامی محافظت شدند. در آن مکان‌ها، سرعت جریان مدل‌سازی‌شده احتمالاً کمتر از آستانه ۲۰ سانتی‌متر بر ثانیه بود.

برای بررسی رکورد زمین شناسی، U-M’s Moore رکوردهای منتشر شده از 165 بخش مرزی دریایی را تجزیه و تحلیل کرد و توانست اطلاعات قابل استفاده از 120 مورد از آنها را به دست آورد. بیشتر رسوبات از هسته های جمع آوری شده در طول پروژه های علمی حفاری اقیانوس به دست آمد.

اقیانوس اطلس شمالی و اقیانوس آرام جنوبی کمترین مکان ها را با رسوبات مرزی کامل و بدون وقفه در مرز K-Pg داشتند. در مقابل، بیشترین تعداد کامل بخش های مرزی K-Pg در اقیانوس اطلس جنوبی، اقیانوس آرام شمالی، اقیانوس هند و مدیترانه یافت شد.

آربیک، استاد علوم زمین و محیط زیست که ناظر این پروژه بود، گفت: «ما تأییدی را در رکوردهای زمین‌شناسی برای مناطق پیش‌بینی‌شده بیشترین تأثیر در اقیانوس باز یافتیم». شواهد زمین شناسی قطعا مقاله را تقویت می کند.

به گفته نویسندگان، رخنمون های مرز K-Pg در سواحل شرقی جزایر شمالی و جنوبی نیوزلند که بیش از 12000 کیلومتر (7500 مایل) از سایت برخورد یوکاتان فاصله دارند، از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

رسوبات به شدت آشفته و ناقص نیوزیلند، که نهشته های اولیستوسرومال نامیده می شوند، در اصل نتیجه فعالیت های زمین ساختی محلی هستند. اما با توجه به قدمت ذخایر و موقعیت آنها به طور مستقیم در مسیر مدل‌سازی شده سونامی برخورد Chicxulub، تیم تحقیقاتی U-M به منشأ متفاوتی مشکوک است.

Range گفت: “ما احساس می کنیم که این ذخایر در حال ثبت اثرات سونامی ضربه ای هستند و این شاید گویاترین تایید اهمیت جهانی این رویداد باشد.”

بخش مدل‌سازی مطالعه از استراتژی دو مرحله‌ای استفاده کرد. ابتدا، یک برنامه کامپیوتری بزرگ به نام هیدروکد، 10 دقیقه اول هرج و مرج این رویداد را شبیه سازی کرد که شامل برخورد، تشکیل دهانه و شروع سونامی بود. این کار توسط یکی از نویسندگان براندون جانسون از دانشگاه پردو انجام شد.

بر اساس یافته‌های مطالعات قبلی، محققان یک سیارک با قطر 14 کیلومتر (8.7 مایل) را مدل‌سازی کردند که با سرعت 12 کیلومتر در ثانیه (27000 مایل در ساعت) حرکت می‌کرد. به پوسته گرانیتی پوشانده شده توسط رسوبات غلیظ و آب های کم عمق اقیانوس برخورد کرد و دهانه ای به وسعت 100 کیلومتر (62 مایل) را منفجر کرد و ابرهای متراکمی از دوده و غبار را به جو پرتاب کرد.

دو دقیقه و نیم پس از برخورد سیارک، پرده ای از مواد پرتاب شده دیواره ای از آب را از محل برخورد به بیرون رانده کرد و برای مدت کوتاهی موجی به ارتفاع 4.5 کیلومتر (ارتفاع 2.8 مایل) را تشکیل داد که با سقوط پرتاب به عقب فرو نشست. زمین.

ده دقیقه پس از برخورد پرتابه به یوکاتان و در فاصله 220 کیلومتری (137 مایلی) از محل برخورد، موج سونامی به ارتفاع 1.5 کیلومتر (به ارتفاع 0.93 مایل) – حلقه ای شکل و در حال انتشار به بیرون – شروع به فراگیر کرد. در سراسر اقیانوس در همه جهات، طبق شبیه سازی U-M.

در 10 دقیقه، نتایج شبیه‌سازی هیدروکد iSALE جانسون در دو مدل انتشار سونامی MOM6 و MOST برای ردیابی امواج غول‌پیکر در سراسر اقیانوس وارد شد. MOM6 برای مدل‌سازی سونامی در اعماق اقیانوس استفاده شده است و NOAA از مدل MOST به صورت عملیاتی برای پیش‌بینی سونامی در مراکز هشدار سونامی خود استفاده می‌کند.

مور، استاد بازنشسته علوم زمین و محیط زیست گفت: «نتیجه بزرگ در اینجا این است که دو مدل جهانی با فرمول‌بندی‌های متفاوت نتایج تقریباً یکسانی به دست آوردند و داده‌های زمین‌شناسی در بخش‌های کامل و ناقص با این نتایج مطابقت دارد.» “مدل ها و داده های راستی آزمایی به خوبی مطابقت دارند.”

طبق شبیه سازی تیم:

یک ساعت پس از برخورد، سونامی به خارج از خلیج مکزیک و به اقیانوس اطلس شمالی گسترش یافته بود.

چهار ساعت پس از برخورد، امواج از مسیر دریای آمریکای مرکزی و به اقیانوس آرام عبور کرده بودند.

24 ساعت پس از برخورد، امواج از شرق بیشتر اقیانوس آرام و از غرب بیشتر اقیانوس اطلس را عبور داده و از دو طرف وارد اقیانوس هند شده بودند.

48 ساعت پس از برخورد، امواج سونامی قابل توجهی به اکثر خطوط ساحلی جهان رسیده بود.

برای مطالعه فعلی، محققان تلاشی برای تخمین میزان سیل ساحلی ناشی از سونامی انجام ندادند.

با این حال، مدل‌های آن‌ها نشان می‌دهد که ارتفاع امواج اقیانوس باز در خلیج مکزیک از 100 متر (328 فوت) فراتر می‌رفت، با ارتفاع موج بیش از 10 متر (32.8 فوت) با نزدیک شدن سونامی به مناطق ساحلی اقیانوس اطلس شمالی و بخش‌هایی از جنوب. سواحل اقیانوس آرام آمریکا

با نزدیک شدن سونامی به آن خطوط ساحلی و برخورد با آب های کم عمق، ارتفاع موج از طریق فرآیندی به نام shoaling به طور چشمگیری افزایش می یافت. سرعت فعلی برای اکثر مناطق ساحلی در سراسر جهان از آستانه 20 سانتی متر در ثانیه فراتر می رفت.

به گفته نویسندگان این مطالعه، “بسته به هندسه ساحل و امواج در حال پیشروی، بیشتر مناطق ساحلی تا حدی زیر آب می روند و فرسایش می یابند.” “هر سونامی مستند تاریخی در مقایسه با چنین تاثیر جهانی کمرنگ است.”

ویدیو: https://youtu.be/hy6wfjqFBE0

آربیک گفت که یک مطالعه بعدی برای مدل سازی میزان طغیان ساحلی در سراسر جهان برنامه ریزی شده است. این مطالعه توسط واسیلی تیتوف از آزمایشگاه محیط زیست دریایی اقیانوس آرام اداره ملی اقیانوسی و جوی، که یکی از نویسندگان مقاله AGU Advances است، رهبری خواهد شد.

علاوه بر Range، Arbic، Moore، Johnson و Titov، نویسندگان این مطالعه آلیستر آدکرافت از دانشگاه پرینستون، جوزف آنسونگ از دانشگاه غنا، کریستوفر هالیس از دانشگاه ویکتوریا از ولینگتون، کریستوفر اسکاتز از پروژه PALEOMAP و او وانگ از آزمایشگاه دینامیک سیالات ژئوفیزیک NOAA و شرکت دانشگاه برای تحقیقات جوی.

بودجه توسط بنیاد ملی علوم و صندوق حمایت از دانشیاران دانشگاه میشیگان، که توسط جوایز دانشکده مارگارت و هرمان سوکول حمایت می شود، ارائه شده است. شبیه سازی های MOM6 بر روی ابررایانه Flux ارائه شده توسط خدمات فنی محاسباتی تحقیقاتی پیشرفته دانشگاه میشیگان انجام شد.