NASA öncülüğünde yürütülen bir çalışmada bilim insanları, burada gösterilen gibi Afrika’nın yarı kurak bölgelerindeki yaklaşık 10 milyar ayrı ağacın haritasını çıkardı. Kredi: Martin Brandt’in izniyle, Kopenhag Üniversitesi, Danimarka
Ticari, yüksek çözünürlüklü uydu görüntüleri ve yapay zekayı kullanan, aralarında NASA bilim adamlarının da bulunduğu uluslararası bir ekip, Afrika’nın kurak alanlarındaki yaklaşık 10 milyar ayrı ağacı sırayla haritaladı. kıtanın yoğun tropik ormanlarının dışında depolanan karbon miktarını değerlendirmek için. Sonuç, Afrika’nın Sahra, Sahel ve Sudan bölgelerindeki ağaç karbon yoğunluğunun ilk kapsamlı tahminidir. Ekip bulgularını 1 Mart’ta Nature dergisinde bildirdi ve veriler ücretsiz ve herkese açık.
Araştırmacılar, Afrika’nın yarı kurak bölgelerine önceden düşünülenden çok daha fazla ağaç yayıldığını keşfettiler, ancak ayrıca bazı modellerin tahmin ettiğinden daha az karbon depolarlar. Yeni çalışmada ekip, Afrika kurak alanlarında yaklaşık 0,84 petagram karbonun kilitli olduğunu tahmin ediyor; bir petagram 1 milyar metrik tondur.
Doğru bir ağaç karbon tahminine sahip olmak, ağaçların ve diğer bitki örtüsünün ne kadar süreyle karbon depoladığından etkilenen iklim değişikliği tahminleri için çok önemlidir. Bilim adamlarının tabiriyle bu “karbon kalma süresi”, mevsimsel olarak büyüyen çimenler ve çalılar için çok kısa, ancak yıllarca büyüyen ağaçlar için çok daha uzundur. Bir peyzajın ne kadar karbon depoladığını bilmek, orada tam olarak neyin büyüdüğünü bilmeye bağlıdır.
Uydu görüntülerinde tanımlanan, içerdikleri karbon miktarına göre renk haritası çıkarılan tek tek ağaçlar. Koyu mor, düşük karbon seviyelerini gösterir; sarı-beyaz daha yüksek seviyeleri gösterir. Kredi: NASA’nın Bilimsel Görselleştirme Stüdyosu
Kıtanın ortasına yayılmış geniş tropik ormanların ötesinde, Afrika manzaraları, birkaç ağaçlı kuru otlaklardan dağınık ağaçların olduğu savanlara ve birçok dağınık ormanın bulunduğu daha nemli alanlara kadar uzanır. ağaçlar. Bu dağınık ağaç örtüsü, çalışan bilim adamlarının bu alanlardaki ağaç sayısını tahmin etmesini zorlaştırdı ve çoğu zaman fazla veya eksik tahminler yapıldı. Ancak bu tür ölçümler, koruma çabaları ve gezegenimizdeki karbon döngüsünü anlamak için çok önemlidir.
“Ekibimiz, uçsuz bucaksız yarı kurak arazide tek tek ağaç düzeyine kadar karbon verilerini topladı ve analiz etti. NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde bir Dünya bilimcisi ve projenin baş bilim adamı olan Compton Tucker, “Afrika’nın bölgeleri veya başka yerler – daha önce yalnızca küçük, yerel ölçeklerde yapılmış bir şey” dedi. Afrika’nın kurak alanlarındaki ağaç karbonuna ilişkin önceki uydu tabanlı tahminler, genellikle çimenleri ve çalıları ağaç zannediyordu. “Bu, oradaki karbonun aşırı tahmin edilmesine yol açtı.”
Bilim adamları, ne kadar karbonun depolandığını daha iyi hesaplamak için yarı kurak Afrika’daki seyrek ağaç örtüsünün haritasını çıkardılar . Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
Karbon sürekli olarak kara, atmosfer, okyanus ve geri dönüş yapar. Ağaçlar, fotosentez işlemi sırasında bir sera gazı olan karbondioksiti Dünya atmosferinden uzaklaştırır ve köklerinde, gövdelerinde, dallarında ve yapraklarında depolar. Bu nedenle, sürekli artan karbon emisyonlarını dengelemenin bir yolu olarak genellikle ağaç örtüsünün artırılması önerilir.
Yeni çalışmada ekip, 326.000’den fazla ticari uyduyu ayıklamak için gelişmiş makine öğrenimi ve yapay zeka algoritmaları kullandı. QuickBird-2, GeoEye-1, WorldView-2 ve WorldView-3 uydularından (Maxar Technologies tarafından işletilmektedir) alınan görüntüler. Araştırmacılar, görüntüleri NASA’nın İklim Simülasyon Merkezi aracılığıyla aldı ve görüntüleri düzenleyip makine öğrenimi işlemeye hazırlamak için Explore/ADAPT Science Cloud’dan yararlandı.
Bilim adamları ağaçların çevresini ölçtüler ve uydu görüntülerindeki ağaç tepesi alanını ne kadar karbon depolandığıyla ilişkilendirmeye yardımcı olacak diğer ölçümler. Kredi: Martin Brandt, Kopenhag Üniversitesi, Danimarka
Kopenhag Üniversitesi’nden Martin Brandt, 89.000 ayrı ağaçtan yapay zeka eğitim verilerini derledi. Yine Kopenhag’da bulunan meslektaşım Ankit Kariyaa, bilgisayarların Afrika’nın daha kuru, daha az yeşil manzaralarının 50 santimetre ölçekli yüksek çözünürlüklü görüntülerinde ağaçları tek tek algılayabilmesi için bir sinir ağı uyarladı.
Araştırmacılar bir “ağaç” tanımladılar yeşil, yapraklı bir tacı ve bitişik bir gölgesi olan herhangi bir şey gibi. Bundan yola çıkarak, Illinois Üniversitesi’ndeki Blue Waters süper bilgisayarında milyonlarca saatlik süper bilgi işlem sırasında ağaçları saymak için makine öğrenimi yazılımını eğittiler. Ekip, makine öğrenimi sonuçlarını insanların araziyle ilgili değerlendirmeleriyle karşılaştırdığında, bilgisayarlar ağaç-taç alanını ölçmede %96,5 oranında doğru çıktı.
Alan bilim adamları, ağaç taçlarının alanını ölçer ve Ağacın farklı kısımlarında ne kadar karbon depolandığını belirlemek için kullanılan allometrideki her ağacın ilişkili yaprak, kök ve kök kütleleri. Ağaç taç alanını ağaçların karbon tahminlerine dönüştürmek için zahmetli bir çalışma gereklidir. Kredi: Martin Brandt, University of Copenhagen, Danimarka
Bilim adamları, ağacın taç alanı ölçümlerinden, her bir ağacın yapraklarındaki, köklerindeki ve ahşabındaki karbon miktarını allometri kullanarak elde edebilirler. canlıların özellikleri boyutlarına göre değişir. Toulouse Üniversitesi’nden Pierre Hiernaux liderliğindeki bir grup, yaprak kütlesini, odun kütlesini ve kök kütlesini ölçmek için 30 farklı ağaç türünü inceledi. Bu karbon kütlelerini değerlendirdiler ve ağaç taç alanıyla istatistiksel bir ilişki kurdular.
Afrika ağaç karbon verileri, ekip tarafından geliştirilen bir görüntüleyici uygulamasıyla herkese açıktır. İnsanların çalışma alanındaki her ağacı ve depoladığı karbon miktarını görmesine olanak tanır.
Bu veriler, karbon döngüsü üzerinde çalışan bilim adamları ve öğrenciler, koruma çabalarını iyileştirmeye çalışan politika yapıcılar ve çevreyi korumak isteyen çiftçiler için yararlı olabilir. çiftliklerinde depolanan karbonu belirlemek için.
Referans: “Afrika kurak alanlarındaki bireysel ağaçların kıta altı ölçeğinde karbon stokları” yazan Compton Tucker, Martin Brandt, Pierre Hiernaux, Ankit Kariryaa, Kjeld Rasmussen, Jennifer Small , Christian Igel, Florian Reiner, Katherine Melocik, Jesse Meyer, Scott Sinno, Eric Romero, Erin Glennie, Yasmin Fitts, August Morin, Jorge Pinzon, Devin McClain, Paul Morin, Claire Porter, Shane Loeffler, Laurent Kergoat, Bil-Assanou Issoufou , Patrice Savadogo, Jean-Pierre Wigneron, Benjamin Poulter, Philippe Ciais, Robert Kaufmann, Ranga Myneni, Sassan Saatchi ve Rasmus Fensholt, 1 Mart 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-05653-6