Klimatförändringen åstadkommer det som århundraden av utforskning inte kunde:öppna den mytomspunna nordvästpassagen, en maritim genväg från Europa till Asien via Ishavet.

Forskning ledd av University of California, Riverside, kan hjälpa fartyg som navigerar på dessa nytinade rutter att undvika Titanics öde med ett nytt sätt att förutse rörelsen hos flytande is.

En grupp ledd av Monica Martinez Wilhelmus, en biträdande professor i maskinteknik vid Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering, är den första som använder spektroradiometer med måttlig upplösning, eller MODIS, satellitbilder för att förstå havsrörelser på lång sikt från havsisens dynamik.

MODIS-sensorer ombord på NASA-satelliter har samlat dagliga bilder av arktiska isflak – stora, platta ark av flytande is — i över 20 år, men att använda dem för att studera hur de rör sig med havsströmmar har varit en mödosam uppgift. Moln hindrar ofta sikten och flak måste identifieras och markeras för hand.

Ingenjörerna använde bildbehandlingsalgoritmer för att ta bort moln, skärpa detaljer, och separata enskilda flak. De använde sedan bildanalysalgoritmer för att kartlägga flakens rörelse under en period av dagar. De resulterande havsströmskartorna var ungefär lika exakta som kartor gjorda med mer arbetskrävande traditionella metoder. Att spåra havsis kommer att hjälpa forskare att bättre förstå källorna som driver havsistransporter.

"Ingen hade brytt sig tidigare om att använda MODIS eftersom satelliten är känslig för moln och det är svårt att identifiera is, "Sa Martinez. "Vår algoritm filtrerar automatiskt moln och använder andra bildbehandlingsalgoritmer som ger hastigheten och banan för isflaken."

Analysen kommer att hjälpa forskare att kvantifiera hur samspelet mellan havsströmmar, klimat, och havsisen har förändrats under de senaste två decennierna. Detta kommer i slutändan att förbättra havsmodellerna, som för det mesta, lös inte på de skalor som är nödvändiga för att studera dessa interaktioner.

"MODIS-data är en av de längsta uppgifterna om jorden som någonsin sammanställts, " sa första författaren Rosalinda Lopez, en doktorand i Martinez labb. "Detta innebär att vi kan utöka vår analys till nästan två decennier för att observera havsisens variation när dramatiska förändringar förändrar regionen."

Hastigheten med vilken is sprider sig påverkar hur snabbt den smälter. Is som snabbt sprider sig bort från annan is smälter snabbare än is som håller sig nära varandra, liknande hur en handfull isbitar i ett glas vatten kommer att smälta långsammare än en handfull isbitar i ett badkar.

Detta påverkar hur snabbt och hur mycket färskvatten från isen smälter in i det salta havsvattnet, vilket i sin tur påverkar hur havsströmmen rör sig.

"Att lägga färskvatten till havsvattnet påverkar dess energi, som påverkar strömmen, " sa Martinez. "Vi måste förstå hur is interagerar med havet."

Med Arktis smälter snabbare än någonsin, det är viktigt att lära sig hur havsströmmar förändras. Havsströmmar är intimt förknippade med klimatet, och en bättre förståelse för långsiktiga strömningar kommer att bidra till att förbättra modeller för klimatförändringar.

"Detta är ett nytt område, "Sa Martinez. "Ingen vet hur isen kommer att bete sig."

De förändrade strömmarna kommer också att påverka arktiska samhällen som är beroende av jakt och fiske. När deras ekonomier vacklar, fartyg kommer att behöva hitta säkra sätt att leverera förnödenheter för att hjälpa dem att överleva. Föreslagna oljeborrningar i Arktis kan också innebära oljeutsläpp, och UC Riverside-tekniken kan hjälpa till att förutsäga hur oljefläckar skulle bete sig.

Pappret, "Ice Floe Tracker:En algoritm för att automatiskt hämta lagrangiska banor via funktionsmatchning från visuella bilder med måttlig upplösning, " publiceras i tidskriften Fjärranalys av miljön .