ИИ и спутники помогают оценить углеродный потенциал Северной Африки

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature исследовательской группой под руководством NASA, использовало спутниковые снимки и искусственный интеллект для составления карт миллиардов отдельных крон деревьев в засушливой Северной Африке в масштабе до 50 см. Команда смогла преобразовать изображения в оценки древесины деревьев, листвы, размера корней и поглощения углерода, используя аллометрические уравнения, основанные на предыдущих выборках деревьев.

Результаты исследования стали неожиданными, поскольку оценка NASA оказалась ниже типичных оценок запасов углерода в регионе, которые часто основаны на подсчете небольших площадей и экстраполяции результатов в большую сторону. Вместо этого новая методика учитывает только те деревья, которые действительно есть, вплоть до отдельного дерева.

Как  отметили исследователи, предыдущие попытки оценить поглощение углерода с помощью спутников часто зависели от пахотных земель, наземной растительности, топографии, водно-болотных угодий и орошаемых площадей. Эти факторы отрицательно повлияли на оптические изображения и предсказали более высокие запасы углерода, чем текущие оценки NASA. Чтобы преодолеть подобные проблемы, исследовательская группа использовала картографирование на основе глубокого обучения, подготовленное вручную примерно на 90 000 деревьях к набору данных из почти 300 000 спутниковых снимков. Они смогли измерить более 9,9 миллиарда древесных растений, которые имели тень и площадь кроны более 3 квадратных метров. Были выбраны только те объекты, которые демонстрировали отчетливую область кроны и связанную с ней тень, что позволило команде исключить небольшие кусты, заросли травы, камни и другие вводящие в заблуждение объекты.

Отображенные области были сопоставлены, чтобы отразить четыре зоны осадков; сверхзасушливые, засушливые, полузасушливые и сухие субгумидные — поскольку осадки влияют на поглощение и накопление углерода. Хотя листва составляет всего 3% от общей сухой массы, она использовалась в качестве косвенного измерения для количественного определения общей массы. Доля корневой массы составляет в среднем 15–20 % от общей массы и также выведена по листве.

Новые оценки дают более точную картину поглощения углерода в Северной Африке и будут ценны для чиновников и экологов. Исследование демонстрирует потенциал спутниковых снимков и искусственного интеллекта в улучшении нашего понимания природы и влияния человеческой деятельности на окружающую среду.

Результаты нового исследования NASA имеют значительные перспективы и для отслеживания эффективности усилий по связыванию углерода в борьбе с изменением климата. Лесовосстановление является одним из наиболее эффективных способов компенсации выбросов углекислого газа, но для этого требуются точные оценки накопления углерода.

Способность исследователей составлять карты отдельных деревьев и оценивать их запасы углерода обеспечивает гораздо более точную картину поглощения углерода, чем предыдущие методы. Эта информация может помочь директивным органам и защитникам природы принимать обоснованные решения о том, на чем сосредоточить усилия по восстановлению лесов, которое остается одним из наиболее эффективных способов борьбы с изменением климата.