Исследовательская группа под руководством НАСА использовала спутниковые снимки и методы искусственного интеллекта, чтобы составить карту миллиардов отдельных крон деревьев с точностью до 50 см. Снимки охватывали большую полосу засушливой северной Африки от Атлантики до Красного моря. Аллометрические уравнения, основанные на предыдущем отборе образцов деревьев, позволили исследователям преобразовать снимки в оценки древесины, листвы, размеров корней и поглощения углерода.

Новая оценка NASA, опубликованная в журнале Nature, оказалась на удивление низкой. В то время как типичная оценка запасов углерода в регионе может основываться на подсчете небольших площадей и экстраполяции результатов вверх, продемонстрированная НАСА методика учитывает только те деревья, которые действительно там есть, вплоть до отдельных деревьев. Жюль Байала и Мейне ван Ноордвейк опубликовали в том же журнале статью News & Views, в которой прокомментировали работу команды НАСА.

Первоначальные надежды на подсчет каждого разбросанного дерева, в областях, которые предыдущие модели часто представляли нулевыми значениями, были перечеркнуты значительными завышениями в других областях предыдущих оценок. В предыдущих попытках использования спутников, пахотные земли и наземная растительность негативно влияли на оптические изображения. При использовании радара топография, водно-болотные угодья и орошаемые территории влияли на обратное рассеяние радара, предсказывая более высокие запасы углерода, чем текущие оценки NASA.
Картографирование на основе глубокого обучения

Исследователи применили основанное на глубоком обучении картирование деревьев, вручную обученное примерно на 90 000 деревьев, к набору данных из почти 300 000 спутниковых изображений, чтобы измерить более 9,9 миллиардов древесных растений, которые имели тень и площадь кроны более 3 квадратных метров. Отбирались только те объекты, которые показывали отчетливую площадь кроны и соответствующую тень, что позволило команде исключить небольшие кусты, пучки травы, камни и другие вводящие в заблуждение особенности.

Изображенные области были соотнесены для отражения четырех зон осадков: гиперзасушливой, засушливой, полузасушливой и сухой субгумидной, поскольку осадки влияют на поглощение и хранение углерода. Хотя листва составляет всего 3% от общей сухой массы, она использовалась в качестве косвенного измерения для количественной оценки общей массы. Доля корневой массы составляет в среднем 15-20% от общей массы и также была выведена на основе лиственной массы.

Хотите визуализировать большой набор данных по картированию деревьев в интерактивном формате браузера? Исследователи тоже захотели, поэтому они создали удобную программу для просмотра и разместили ее в открытом доступе здесь.

Возможность отслеживать эффективность поглощения углерода может приобрести глобальное значение в борьбе с изменением климата. Лесовосстановление является ведущим методом, с помощью которого страны мира взяли на себя обязательство компенсировать свой углеродный след.

Однако практичность этих обязательств оказалась под пристальным вниманием группы из 20 исследователей, работающих в Мельбурнском университете в рамках междисциплинарной инициативы по изучению климата. Они подсчитали все обязательства и обнаружили, что для этого потребуется посадить деревья на площади почти 1,2 миллиарда гектаров, что превышает площадь Европы и США и примерно равно количеству земель, используемых в настоящее время под сельскохозяйственные культуры во всем мире.