Розуміння оптичних властивостей снігу може розблокувати прогрес, починаючи від вдосконалених методів прибирання снігу до підвищеної безпеки від лавин. Можна подумати, що сніг легко описати: він холодний, білий і вкриває ландшафт, як ковдра. Що ще про це можна сказати?
Багато, за словами Матьє Нгуєна. Він щойно захистив свою докторську дисертацію про оптичні властивості снігу в Норвезькому науково-технічному університеті (NTNU) у Гйовіку.
«Сніг відбиває всі довжини хвилі світла і може мати дуже різні кольори залежно від умов і кута, під яким на нього падає світло. Вік і щільність снігу та забруднення повітря також впливають на те, як він виглядає. Поява снігу — дуже складна справа», — каже Нгуєн.
Він проаналізував понад тисячу зображень снігу. «Цей тип методу можна використовувати в багатьох сенсорних технологіях, які включають усе: від надання нам кращої основи для прийняття рішень щодо того, коли слід розчистити дороги, до більш ретельного моніторингу ризику сходження лавини в горах».
Пейзаж із дзеркал
Серед іншого, Нгуєн досліджував, як сніг поглинає та відбиває світло, і те, як сонце змушує снігові кристали виблискувати, викликало особливий інтерес. Він вважає, що прекрасний зовнішній вигляд зимових пейзажів може містити ключ до відповіді на низку питань, які спантеличили дослідників протягом багатьох років.
Але, по-перше, що саме змушує сніг виблискувати в яскраві сонячні дні?
«Сніг — це скупчення кристалів льоду. Коли умови ідеальні, вони діють як крихітні дзеркала. Якщо вони розташовані під правильним кутом, вони відбивають сонячне світло прямо на вас і сяють, як «іскри» в пейзажі», — каже Нгуєн.
Величезний потенціал
Було проведено багато досліджень щодо того, як різні метали виблискують таким чином, але блиск снігу все ще погано вивчений.
«Якщо ми хочемо мати тут, у Норвегії, повністю автономні автомобілі, ця технологія також сприятиме безпечнішому подорожуванню зимовими дорогами», — каже Нгуєн.
Тому Нгуєн намагався з’ясувати, як ці блискітки змінюються за контрастом і щільністю на зображеннях снігу в різних умовах. Він сподівається, що це забезпечить метод аналізу, який дозволить нам класифікувати різні типи снігу за зображеннями. Зараз це неможливо.
«Цей тип методу можна використовувати в багатьох сенсорних технологіях, які включають усе: від надання нам кращої основи для прийняття рішень щодо того, коли дороги потрібно розчистити, до більш ретельного моніторингу ризику сходження лавини в горах. Якщо ми хочемо мати повністю автономні автомобілі тут, у Норвегії, ця технологія також сприятиме безпечнішому переміщенню зимовими дорогами», — каже Нгуєн.
Потрібні зображення з усього світу
Поки що дослідники збирали дані лише з різних місць у східній Норвегії. Результати є багатообіцяючими та показують, що блискітки можна використовувати для класифікації розміру зерен снігу. Однак для більш точної класифікації типу снігу потрібен набагато більший обсяг даних, ніж вони працювали досі. Бажано із зображеннями з усього світу.
«Буде важливо отримати зображення з інших місць, де середовище інше. Розуміння того, як різні рівні забруднення відіграють роль у зовнішньому вигляді та властивостях снігу, буде мати вирішальне значення», — говорить Нгуєн.
Досвід на майбутнє
Крім того, що сніг важко інтерпретувати із зображень, давно виявилося, що сніг напрочуд складно відтворити цифровим способом.
«Штучні зображення снігу, які ми маємо сьогодні в комп’ютерних іграх і симуляторах, не набагато кращі, ніж білі поверхні», — каже Нгуєн.
Його відкриття також показали багатообіцяючі результати в цій галузі. Він вірить, що його робота дасть людям, які не мають доступу до снігу, хороші враження від зими – також у майбутньому, коли снігу може бути набагато менше.
За даними Норвезького метеорологічного інституту, більше одного мільйона норвежців у 2050 році будуть жити в місцях, де буде менше одного місяця зими. Крім того, нещодавнє дослідження в журналі Nature підтвердило, що всю Північну півкулю очікує майбутнє з меншою кількістю снігу в результаті антропогенної зміни клімату.
«Якщо ми хочемо навчити когось, хто, можливо, ніколи раніше не бачив сніг, що це таке, ми повинні мати можливість відтворити його у всій його складності», — каже Нгуєн.
