Чтобы понять, сколько углерода может хранить Земля и как он меняется с течением времени, ученым нужно будет подсчитать невероятное количество деревьев и отслеживать их рост с течением времени. Невероятно, но сейчас сотрудники НАСА используют суперкомпьютеры именно для этого — путем получения изображений из космоса.
Ученые из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Мэриленде недавно объединились с международной группой исследователей, чтобы нанести на карту деревья с использованием спутниковых изображений высокого разрешения — более 1,8 миллиарда деревьев, которые растут за пределами лесов, на площади более полумиллиона квадратных миль.
Команда использовала один из самых быстрых суперкомпьютеров в мире (Blue Waters в Университете штата Иллинойс) для выполнения «глубокого» анализа изображений местности из больших районов Западной Африки. Они обнаружили, что могут не только считать деревья, которые раньше не могли видеть спутники, но и одновременно начали оценивать потенциал хранения углерода в этих деревьях.
Большая часть мировых усилий по оценке большого количества деревьев была сосредоточена на хорошо засаженных деревьями регионах. Вот почему команда НАСА стремилась сосредоточиться на изолированных деревьях в засушливых и полузасушливых регионах Западной Африки — для более полной картины.
«Эти засушливые области белые на картах — они в основном замаскированы, потому что обычные спутники просто не видят эти деревья», — сказал ведущий автор исследования Мартин Брандт в своем заявлении. «Они видят лес, но если дерево изолированно, они его не видят. Теперь мы находимся на пути к заполнению этих белых пятен на картах. И это довольно интересно».
Чтобы обучить алгоритмы машинного обучения, Брандт, доцент кафедры географии в Копенгагенском университете, лично пометил почти 90 000 деревьев, охватывающих разные местности, придав программному обеспечению разные формы и тени, чтобы понять разницу. Команда также обучила свои алгоритмы распознаванию как отдельных деревьев, так и небольших кластеров на разных типах местности, от саванн до пустынь, и опубликовала свое новое исследование в журнале Nature.
При правильном обучении работа, на выполнение которой, возможно, потребовалось несколько лет натренированного зрения, заняла у искусственного интеллекта всего несколько недель.
Команда смогла нанести на карту диаметр кроны (ширину дерева, если смотреть сверху) 1,8 миллиарда деревьев, занимающих площадь более 500 000 квадратных миль (1,3 кв.км). Они также сравнили изменчивость покрытия деревьев и плотности при различных режимах дождя — информация, которую группа планирует сравнить с предстоящими данными о высоте деревьев и биомассе, чтобы определить потенциал хранения углерода.
В будущем такого рода оценки будут более эффективно отслеживать обезлесение во всем мире для защитников природы. Эти данные за один год также будут сравниваться с данными более поздних лет, чтобы ученые могли оценить, работают ли усилия по сохранению или нет.
Точный автоматизированный подсчет деревьев должен также расширить возможности землевладельцев монетизировать неиспользуемое пространство, которое они могут иметь для посадки новых деревьев, — чтобы количественно оценить, сколько углерода они хранят.
В конечном итоге, улучшение способности исследователей обнаруживать деревья там, где они не могли это сделать раньше, с помощью спутниковых изображений — и измерять запасы углерода в этих деревьях — в конечном итоге позволит климатологам проводить глобальные измерения накоплений углерода на суше. Это будет жизненно важный инструмент в мире, где хранение излишков углерода становится все более важным.
Источник: https://www.goodnewsnetwork.org/nasa-uses-supercomputers-to-count-isolated-trees-from-space/
