Forskare kartlägger haven för att upptäcka "mörka fartyg" och strukturer till havs

Forskare har fått insikter i globala sjöfartsaktiviteter genom att använda neurala nätverk för att analysera satellit- och radarbilder. 

Denna studie, som publicerades i Natur och leddes av Fernando Paolo från Global fiskebevakningen ideell organisation baserad i Washington DC, visar att tre fjärdedelar av världens stora fiskefartyg och en fjärdedel av transport- och energifartygen opererar som "mörka fartyg" och inte delar med sig av sina positioner offentligt.

Fernando Paolo förklarade: "Historiskt sett har fartygsaktiviteter varit dåligt dokumenterade, vilket begränsar vår förståelse för hur världens största offentliga resurs - havet - används."

 "Vi hade en idé om att vi missade en stor del av den aktivitet som sker i havet, men vi visste inte hur mycket. Och vi fann att det är mycket mer än vi föreställde oss." 

Med hjälp av data från 2017 till 2021 analyserade teamet GPS-, satellit- och radarbilder från kustområden där stora fiske- och industriverksamheter tenderar att vara koncentrerade. De utbildade flera neurala nätverk för att upptäcka och klassificera båtar och offshore-strukturer i dessa bilder.

Analysen visade att de flesta av de cirka 63.000 fartyg som spårades inte konsekvent använde automatiska identifieringssystem, vilket väckte farhågor om olagliga aktiviteter som oreglerat fiske. 

En AI tränades specifikt för att skilja ut fiskefartyg baserat på deras resemönster och platser, och fann att 42 till 49% av fartygen klassificerades som fiskebåtar.

Jennifer Raynor, biträdande professor i naturresursekonomi vid University of Wisconsin-Madison och medförfattare till studien, säger: "Genom att avslöja mörka fartyg har vi skapat den mest omfattande offentliga bild av det globala industriella fisket som finns tillgänglig." 

Dessutom identifierades 28.000 offshore-strukturer, inklusive sådana som är involverade i vindkraft och oljeproduktion, med en anmärkningsvärd ökning av vindkraftverk till havs.

Antalet oljekonstruktioner ökade med 16% under studieperioden, men ännu mer anmärkningsvärt var att antalet vindkraftverk mer än fördubblades och överträffade oljeplattformarna 2021. 

Tillväxten inom havsbaserad vindkraft var särskilt uttalad i Kina, som upplevde en niofaldig ökning från 2017 till 2021.

Mer om studien

Studien som genomfördes av Global Fishing Watch kartlade industriella aktiviteter till havs med hjälp av neurala nätverk.

Här finns mer information om hur det fungerade:

1. Insamling och integrering av data: Mellan 2017 och 2021 samlade teamet in en enorm mängd data, inklusive 2 petabyte satellitbilder, GPS-data från fartyg och modeller för djupinlärning. Dessa data täckte världens kustvatten, där över 75% av industriell aktivitet är koncentrerad.
2. Utveckling av modeller för djupinlärning: De utvecklade tre djupa faltningsneurala nätverk. Dessa nätverk var utformade för specifika uppgifter: identifiera objekt och uppskatta deras längd med hög noggrannhet, klassificera infrastruktur till havs i kategorier som olja, vind och andra strukturer samt skilja mellan fiskefartyg och icke-fiskefartyg.
3. Analys av satellitbilder och GPS-data från fartyg: Forskarna analyserade satellitbilder för att upptäcka fartyg och offshore-strukturer och matchade sedan dessa resultat med GPS-data från fartyg som offentligt sänder ut sin plats. Detta avslöjade att en betydande del av industriella fiskefartyg (72 till 76%) och andra fartyg (21 till 30%) inte spårades offentligt.
4. Kartläggning och av aktiviteter: Teamet kartlade fartygsaktiviteter och energiinfrastruktur till havs, och belyste fördelningen och koncentrationen av dessa aktiviteter i kustvatten. De upptäckte att fiskeaktiviteterna minskade betydligt under covid-19-pandemin, medan transport- och energifartygsaktiviteterna förblev relativt stabila.
5. Utvärdering av miljöpåverkan: Slutligen identifierade forskarna potentiella hotspots för olagligt fiske och kvantifierade omfattningen av fartygsaktiviteter, inklusive den snabba tillväxten av infrastruktur för havsbaserad vindkraft, som överträffade antalet oljestrukturer 2021. 

Forskarna hoppas att denna karta nu kan hjälpa till att hantera och förstå framtida mänskliga aktiviteter i havet. 

Som medförfattaren Patrick Halpin, professor i marin geospatial ekologi vid Duke University, säger: "Antropocens fotavtryck är inte längre begränsat till terra firma", vilket innebär att mänsklig aktivitet under den nuvarande epoken har trängt in i varje hörn av planeten.