对雪景照片进行分类,以了解更多关于气候变化的信息

我们在英格兰西北部长大,冬天很少有足够的雪来打一场短暂的雪仗,更不用说堆雪人了。然而,每当我有幸看到第一片雪花开始飘落时,我的内心就充满了兴奋、期待和对沉重雪花的希望。

美国犹他大学的一组研究人员以科学的名义,邀请公众近距离观察雪花,与公众分享雪花飘落的美丽。

下雪的照片

凯尔·费奇开始了雪花ID作为a项目的一部分,他在攻读博士学位期间与同事进行了一个项目erosol云气候系统组(由蒂姆·加勒特教授领导大气科学系).

费奇解释说:“我当时使用的数据集有几十万张,我想我的导师开发的相机系统提供的图像甚至超过一百万张。”

这些照片都是由美国能源部在阿拉斯加北坡安装的多角度雪花相机拍摄的雪花照片。这款专业相机的设计目的是自动从三个不同的角度拍摄降雪的照片,分辨率高,曝光时间短,从而为科学家提供大量的图像数据分析。

这些图像不仅仅是美丽。分析雪花的大小、形状和密度等特征可以提供信息,使准确预报恶劣天气和全球气候变化”。费奇说:“几十年来,我们的大量研究已经告诉我们,云中的温度和云中的过饱和程度之间存在着非常明确的关系。”

例如,特别复杂的雪花,或者像费奇描述的那样,“理想的雪花……你往往在画廊和摄影收藏中看到的那种”,通常生长在过饱和的环境中。同样,温度也会影响薄片的形状。

费奇说:“在一个温度范围内,你往往会得到更长的圆柱形形状,而在另一个温度范围内,你往往会得到更宽的平板状形状,但都是基于六边形,这有点整洁。”

仔细研究数据

费奇说:“所以,我们有了所有这些图像,所有来自这些图像的数据,我们想从所有这些图像中提取一些微物理信息。”“我开始评估不同的机器学习模型,看看哪种模型最适合处理这些雪花图像。”

该团队意识到吸引公民科学家的潜力,这些科学家可以了解更多关于雪花的知识,同时建立一个强大的数据集,可以用来教计算机自动分析图像。该项目由公民科学平台主办动物在那里,志愿者进行了近6万次分类。

费奇说:“这也成了一个科学推广项目,因为我们开始通过Nasa教育推广办公室与纽约地区的一些学校合作。”“老师们会教授雪花的基本知识,以及雪花是如何生长的等等,然后(学生们)会把他们所学到的知识带到动物动物园,实际练习对雪花进行分类……用他们所学到的知识进行应用。”

新数据发布

费奇已经完成了他的博士学位,现在是俄亥俄州代顿空军技术学院的大气科学助理教授,但他分享说,“雪花ID”背后的更广泛的团队渴望在克服一些技术挑战后继续保持项目的活跃。

惠誉说,我们计划在接下来的几次发射中,从其他地点获取更多数据。“我们遇到的挑战是,我们已经为我们拥有的初始数据集建立了特定的预处理方式,但(数据)确实会随着不同的位置而变化,你知道,它是如何格式化的等等。所以,我认为蒂姆(加勒特)实际上有一个学生正在与他合作,使(预处理)更加普遍,这样我们就可以接收来自所有这些不同地点的摄像机数据,并将其放在动物宇宙上。”

与公民科学家合作的机会对Fitch和他的团队来说是丰富的。“与对这项工作感兴趣的学生和市民一起参与是很有趣的,”他分享道。“我认为人们——科学家和公民科学家——喜欢看这些图片。看到这么多不同的雪花图片挺有意思的,尤其是在这么高的分辨率下。”