Сигнал из космоса просканировал леса нашей планеты: что обнаружили учёные

Современные космические технологии, ещё недавно применявшиеся в археологии для поиска древних городов под джунглями, сегодня становятся критическим инструментом в борьбе с климатическим кризисом. С орбиты Земли над планетой проходят невидимые сканирующие сигналы — они точно измеряют структуру лесов и помогают понять, сколько углерода способна удерживать или терять наша биосфера.

Почему леса важны для климата

Доцент кафедры геопространственных наук университета в Арканзасе пояснил, что леса удерживают до 80% всего углерода, содержащегося в почвах планеты, и, по сути, являются живыми «лёгкими» Земли. От того, как они себя чувствуют, напрямую зависит устойчивость климатической системы.

Чтобы следить за их состоянием, нужно регулярно измерять надземную биомассу — массу всех деревьев и растений над поверхностью. Однако традиционные наземные методы слишком медленные и ограничены по охвату. Решение пришло с орбиты.

Как космос «видит» деревья

Новейшее исследование в области экологической информатики описывает, как спутниковые данные и искусственный интеллект позволяют построить точные карты лесной биомассы.

В основе методики — данные от лидара GEDI, установленного на Международной космической станции. Это устройство измеряет высоту и плотность лесного покрова при помощи лазеров.

Данные лидара дополняются снимками Европейского космического агентства, которые загружаются в Google Earth Engine — облачную платформу обработки спутниковых данных. Далее в работу вступают алгоритмы машинного обучения.

Машинное обучение

Исследователи протестировали сразу несколько ИИ-моделей. Лучший результат показал метод градиентного бустинга деревьев решений, который отличился высокой точностью и минимальной погрешностью.

Алгоритм «случайный лес» также показал хорошие результаты, в то время как модели на базе опорных векторов и простых деревьев уступили. Как подчёркивает автор исследования, подбор подходящего алгоритма критичен для таких задач.

Максимальная точность была достигнута при использовании данных о высоте, топографии, индексах растительности и оптических снимках — всё вместе позволяет строить надёжные и универсальные карты.

Карта, которая меняет экологическую политику

Такие карты — не просто научный интерес. Они дают возможность:

• Отслеживать влияние вырубки на климат;
• Понимать, сколько углерода поглощается или выбрасывается;
• Принимать решения на уровне государств и международных организаций.

Сложности всё ещё есть. Облачность и атмосферные условия влияют на качество данных, а в некоторых регионах нет доступа к лидарам высокой точности. Однако уже сейчас учёные работают над внедрением нейросетей и комплексных моделей ИИ, которые смогут восполнять пробелы и повышать точность анализа.

Читайте также:

• Родственник всего живого на планете оказался старше Земли
• Гигантская дыра в океане поставила учёных в тупик
• Когда людей станет слишком много: что будет делать Земля
• Ученые обнаружили новую форму льда
• Космос подкинул сюрприз: у Земли нашли новый спутник