Quando si studia il cambiamento climatico, è spesso un problema che affidabile, dati comparabili risalgono a pochi decenni. Le serie storiche sono molto richieste, soprattutto quando si tratta della criosfera terrestre, costituito da ghiacciai, ghiaccio e terreno ghiacciato.

Le vecchie immagini possono essere convertite in utili dati geofisici. Luc Girod ha sviluppato metodi per far sì che ciò accada. Ciò consente ai ricercatori di comprendere meglio i processi nella criosfera, fondamentale per la capacità di prevedere e proiettare gli effetti dei futuri cambiamenti climatici.

"Le persone nella comunità delle geoscienze si entusiasmano molto quando diciamo loro che abbiamo trovato un vecchio archivio fotografico, elaborato le informazioni nelle immagini, e poi presentarli con i dati, " dice il fotogrammetrista francese Luc Girod, che ha recentemente difeso il suo dottorato di ricerca. tesi di laurea presso l'Università di Oslo sul telerilevamento della criosfera.

"Non sempre servono dati molto buoni per dire che un ghiacciaio non sta andando bene. Ma per capire con precisione come e perché, hai bisogno di più, dati migliori e di guardare più indietro nel tempo."

Fin da bambino, Luc Girod è stato attratto dai viaggi, mappe e cartografia. Ha studiato per una laurea in ingegneria presso l'Institut Géographique National fuori Parigi. Alla fine del primo anno, fu mandato nel sud della Francia per fare ricerche sul campo in fotogrammetria, che è la scienza di effettuare misurazioni dalle fotografie. Un anno dopo, nel 2012, ha optato per un posto più freddo quando gli è stato chiesto di trovare un posto tutto suo per uno stage internazionale.

"Non mi piace il caldo, così ho tracciato una linea sulla mappa a nord della Danimarca. Ho inviato un'e-mail all'Università di Oslo, e ho ricevuto una risposta positiva da Andreas Kääb, che – due anni dopo – divenne il mio dottorato di ricerca. supervisore."

Segreti forzati fuori dalle pietre

Al suo primo arrivo, A Luc Girod è stato chiesto di studiare le informazioni nelle foto degli strani circoli rocciosi alle Svalbard, noti come cerchi ordinati. Le foto erano in giro da alcuni anni, in attesa di qualcuno disposto a elaborare le informazioni nelle immagini.

Girod ha assunto il compito ed è riuscito a dare un senso ai dati, rivelando alcuni dei segreti dei circoli ordinati di Svalbard. Tornò poi in Francia e concluse il suo master.

Si è specializzato in tre campi all'interno delle scienze geografiche; fotogrammetria, telerilevamento, e geodesia, che sta misurando e comprendendo l'esatta forma e geometria della Terra.

Più tardi, ha appreso che il Dipartimento di Geoscienze dell'Università di Oslo ha ricevuto finanziamenti dal Consiglio europeo della ricerca per un progetto che mira a migliorare il modo in cui misuriamo i cambiamenti di massa dei ghiacciai di montagna. Il progetto è stato istituito per quantificare le connessioni tra i cambiamenti nei ghiacciai montani e il livello del mare. Ha coinvolto una serie di tecnologie e modelli di telerilevamento. Si è rivelato essere il tema perfetto per la tesi di dottorato di Luc Girod.

Il vecchio satellite offre ancora

ASTER è un satellite americano-giapponese lanciato dalla NASA nel 1999.

"La tecnologia su un satellite è in genere già obsoleta quando viene lanciata, in quanto deve essere comprovato e affidabile, così i sistemi di ASTER sono stati progettati negli anni '80. D'altra parte, è ancora funzionante e scatta foto stereo. Ci sono due telescopi che puntano verso la Terra con diverse angolazioni, il che significa che otteniamo set di due immagini leggermente diverse della stessa area. Questo è importante per me, perché avere due immagini è essenziale per la fotogrammetria."

Le immagini ASTER forniscono lo stesso tipo di dati e immagini, con qualità costante, che risale al 2000. Ciò consente agli scienziati di osservare i cambiamenti nei ghiacciai durante quasi 20 anni. Le immagini coprono quasi tutta la Terra, comprese tutte le Svalbard e quasi tutta la Groenlandia, ma i dati possono essere acquisiti solo in assenza di copertura nuvolosa e luce solare.

Luc Girod si è concentrato sullo studio dei cambiamenti nell'elevazione sui ghiacciai di montagna.

Le serie temporali di elevazione sono difficili da trovare. Soprattutto, l'elevazione non cambia, quindi è stato raramente monitorato. Ci sono solo pochi fattori che causano grandi cambiamenti di elevazione, comprese frane, eruzione vulcanica e cambiamenti dei ghiacciai.

"Uno dei motivi che mi ha interessato alle immagini di ASTER è che mentre la NASA aveva già creato modelli di elevazione molti anni fa, la loro precisione era di soli 30 metri. Al tempo, anche se, era abbastanza buono - e molto meglio di qualsiasi altro modello di elevazione esistente. Ho visto una miniera d'oro di informazioni. Avevamo solo bisogno di metodi di lavorazione migliori per raccoglierlo correttamente. Quindi ho avuto accesso ai dati originali di ASTER, e costruito una catena di lavorazione da zero utilizzando nuovi metodi, " lui spiega.

Le vibrazioni nel satellite pesante e complicato è stata una delle sue sfide, portando a immagini distorte. Girod sviluppò così un metodo per misurare le vibrazioni, e tenerne conto durante l'elaborazione delle immagini. Il risultato è una serie di immagini con una precisione di tre metri. In altre parole, dieci volte meglio di quello che esisteva fino ad ora.

"Siamo riusciti a ottenere alcune informazioni davvero buone sul cambiamento di elevazione. Ora stiamo lavorando su come utilizzare queste informazioni nelle applicazioni. E speriamo di pubblicare presto un documento sul cambiamento di elevazione in tutta la Scandinavia e le Svalbard. Sarà una visione generale di una vasta area per un lungo periodo di tempo."

Vecchie foto aeree delle Svalbard

Fino agli anni '30, c'era pochissima cartografia dell'arcipelago delle Svalbard. Nel 1936 e 1938, l'Istituto Polare Norvegese ha utilizzato gli aeroplani per fotografare le isole con le loro montagne e ghiacciai. Questo fu un passo avanti per la nuova tecnologia dell'epoca e costituì la base per nuove mappe contenenti informazioni sconosciute fino ad allora.

Alcuni anni fa, l'Istituto Polare Norvegese ha scansionato tutte le foto del 1936 e del 1938, e possono essere visualizzati sul loro sito web. Luc Girod ha ritenuto che fosse una buona idea immergersi in questo archivio di quasi 4000 foto e verificare cosa poteva ricavarne.

"La maggior parte di queste foto sono davvero carine. Sono state scattate dal lato dell'aereo, in modo da ottenere una vista laterale o obliqua. Normalmente, nella fotogrammetria, le foto vengono scattate verso il basso. Con la tecnologia e i metodi disponibili dell'epoca, aveva senso farlo in quel modo. Ma ha reso più difficile per noi elaborare le immagini. Abbiamo dovuto insegnare al software a ignorare il cielo e altre informazioni irrilevanti. Soprattutto all'inizio, ci sono volute molte operazioni manuali per filtrare i dati che non erano rilevanti. Poi abbiamo trovato un metodo per automatizzare parte dell'elaborazione, e abbiamo finito per ottenere una copertura più o meno completa di parti delle Svalbard, come Brøggerhalvøya, dove si trova New Ålesund."

Invece di avere dati sui ghiacciai risalenti agli anni '90, la comunità geografica dispone ora di dati che risalgono agli anni '30.

"Anche se i dati non sono sempre perfetti e mancano dettagli, la precisione complessiva è ragionevole. E c'è così tanto cambiamento dal 1936 ad oggi che siamo in grado di raccontare una storia che non è stata raccontata prima. E abbiamo avuto reazioni da altri scienziati che considerano questo come una rivelazione".

Molte informazioni

Il metodo di Girod di elaborare le informazioni nelle vecchie foto può essere utile per diverse altre aree geografiche. Le foto aeree della Groenlandia e le foto da terra delle Alpi sono solo due esempi.

"Ci sono così tante vecchie foto che non sono state elaborate. È solo questione di trovarle. In alcuni casi, sono stati addirittura scansionati, ma per la visualizzazione – non per la scienza, quindi dobbiamo tornare agli originali. C'è ancora molto lavoro da fare sull'archivio delle Svalbard. Abbiamo elaborato meno di 200 immagini, quindi ce ne sono altre migliaia."

Girod prevede che i suoi metodi possano essere utili per altre aree di applicazione oltre ai ghiacciai, come documentare come le foreste e i vulcani siano cambiati nel tempo.

Vecchia tecnologia e vecchi dati

"Lo sviluppo di nuove tecnologie è ovviamente estremamente importante. Ma non dobbiamo dimenticare che anche la vecchia tecnologia e i vecchi dati possono essere estremamente utili. In molti casi, non è rilevante solo studiare come si sono mosse le cose nelle ultime due settimane. Hai bisogno di prospettive più lunghe. Quando lavori sui cambiamenti climatici, tutto è a lungo termine!"

"Qualche volta, sai che esistono vecchi dati, ma non sai dove trovarlo. Qualche volta, non sai nemmeno che i dati esistono, ma può essere fortunato imbattersi in esso nel seminterrato di un istituto geografico o di qualche archivio privato. Negli ultimi anni ci sono state scoperte sorprendenti, quindi abbiamo chiaramente bisogno di metodi per utilizzare i dati contenuti nelle vecchie foto e in altre fonti".

I moderni metodi di fotogrammetria implicano l'elaborazione automatizzata delle immagini per trasformare le immagini in informazioni utilizzabili. Si tratta di geometria.

"Mi interessa la forma delle cose. Conoscere la geometria degli oggetti in diversi momenti è un fattore chiave in tutto, dalla glaciologia alle auto a guida autonoma".