Углерод, он и в Африке углерод: ученые смогли оценить его количество в африканских деревьях

С помощью алгоритмов машинного обучения и ИИ ученые смогли установить примерное количество углерода, содержащегося в деревьях Африки. Это позволит лучше понять углеродный цикл и изменение климата.

Используя ИИ и спутниковые изображения, ученые смогли узнать, сколько углерода содержится в деревьях засушливых регионов Африки. Раньше было невозможно собрать точную информацию, но современные технологии помогли ученым. Эта информация ценна для прогнозирования дальнейших изменений климата, сообщают SciTechDaily.

С помощью спутниковых изображений и искусственного интеллекта команда ученых, в которую входят представители NASA, составила карту почти 10 миллиардов деревьев в засушливых регионах Африки, чтобы оценить количество углерода за пределами тропических лесов континента.

Исследователи обнаружили, что в полузасушливых регионах Африки на самом деле больше деревьев, чем считалось, однако они накапливают меньше углерода, чем предполагало моделирование. Всего около 0,84 петаграмма углерода находится в засушливых регионах Африки. 1 петаграмм включает в себя 1 миллиард метрических тонн.

Такая оценка важна для прогнозирования изменений климата, поскольку это имеет прямое влияние на то, как долго деревья и растения сохраняют углерод. Трава и кусты накапливают мало углерода из-за своей недолговечности, в отличие от деревьев.

За пределами тропических африканских лесов обычно ландшафт Африки рассеян от сухих лугов с одиночными деревьями до саванн и влажных областей с большим количеством рассеянных деревьев. Поэтому оценки ученых осложнены, и зачастую количество углерода в исследованиях было заниженным или, наоборот, завышенным.

"Наша команда собрала и проанализировала данные об углероде вплоть до уровня отдельных деревьев в огромных полузасушливых регионах Африки и других регионах — то, что раньше делалось только в небольших локальных масштабах", — сказал Комптон Такер, ведущий научный сотрудник проекта и ученый в Центре космических полетов имени Годдарда (NASA) в Гринбелте, штат Мэриленд.

Углерод постоянно циркулирует между сушей, атмосферой и океаном. Деревья удаляют его из атмосферы во время процесса фотосинтеза и накапливают в себе. Благодаря этому свойству довольно часто предлагается увеличение древесного покрова как способ компенсировать растущие выбросы углерода.

В исследовании команда использовала искусственный интеллект, чтобы проанализировать более 326 тысяч спутниковых изображений. Мартин Брандт из Университета Копенгагена собрал данные обучения ИИ из почти 90 тысяч отдельных деревьев, а его коллега Анкит Карияа адаптировал нейронную сеть, чтобы было возможно обнаруживать отдельные деревья на изображениях со спутников.

Исследователи определили "дерево" как что-то с зеленой кроной и близлежащей тенью. Такое определение они использовали для того, чтобы научить суперкомпьютер Blue Waters в Университете Иллинойса считать деревья. Команда сравнила полученные результаты с человеческими отметками ландшафта: компьютеры на 96,5% правильно измерили площадь кроны деревьев.

Используя информацию о площади кроны и с помощью аллометрии, исследования об изменениях отдельных характеристик живых существ с размером, ученые могут определить количество углерода в листьях, стволах и корнях деревьев. Группа исследователей провела анализ 30 видов деревьев для измерения массы листьев, древесины и корней. Так они установили статистическую зависимость от площади крон дерева.