ASSESSING THE USE OF SENTINEL-2 FOR EVALUATION OF ARCTIC COASTAL EROSION: Potential and Limitations (Beaufort Sea Coast, Canada)
Notice bibliographique
Résumé
Permafrost is a crucial element in the cryosphere and an essential climate variable (ECV) of the Global Climate Observation System (GCOS). The Arctic represents 34% of the global coastlines (Lantuit, 2012). In the context of the RCP 8.5 scenario for 2040-2060, the IPCC projects for the Arctic an average increase of the annual air temperature of 7 ºC compared to 1880-1920 (Guyet al., 2021). Hence, the Arctic is one of the most vulnerable regions to climate change in the world. The Arctic is undergoing rapid transformations (Nielsen et al., 2020). This tendency will grow with the increasing frequency and magnitude of coastal erosion events, as processes are enhanced by reduction of sea ice extent, subsiding and warming permafrost landscapes, along with increasing open water periods, storminess, air and sea surface temperatures, absolute and relative sea level rise, and warmer ocean (Irrgang et al., 2018). The main focus of this study is to evaluate the applicability of Sentinel-2 multispectral data for the delineation of Arctic coastlines and subsequent calculation of shoreline change rates. Recently, several methods have been proposed and are being developed for the automatic delineation of shorelines. However, the nature of Arctic coasts, with high cloudiness, high variability in turbidity, sea-ice, snow banks, variable cliff heights and increased shading due to low solar altitude, poses significant challenges to automatic algorithms. We compare the application of different automatic shoreline delineation algorithms with validation data based on the manual identification of the shorelines. The latter is done on the Sentinel-2 images and using very high-resolution Pleiades (CNES/Airbus) imagery. The study area is located on the Beaufort Sea coast stretching from the Alaska-Yukon border to Banks Island. The manual and automatic shoreline delineation with Sentinel-2 imagery comprise two years: 2016 and 2020. Pleiades analysis was done for 2018, 2020 and 2021. The automatic methods that were tested are the WaterDetect (Cordeiro et al., 2021) and XGBoost (Chen et al., 2016) methods. The results from the performance assessment of the automatic methods and identification of the limiting factors and errors associated with sea and atmosphere conditions will be used to create recommendations for improving the development of automatic coastal classification algorithms for Arctic coasts. This research is part of the Nunataryuk project. Funding under the European Union's Horizon 2020 Research and Innovation Program under grant agreement no. 773421 and from the Climate Change Preparedness in the North Program (Government of Canada). Further funding has been received through the European Space Agency Polar Science Cluster Program (project EO4PAC). Access to Pleiades imagery is promoted by the WMO Polar Space Task Group.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,007 | 0,008 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».