ناسا در یک پروژه جدید موفق به اولین برآورد جامع از تراکم کربن موجود در درختان در مناطق ساحل، صحرای بزرگ و سودان آفریقا شده است.
به گزارش ایسنا به نقل از ناسا، یک گروه بین المللی از دانشمندان از جمله پژوهشگران ناسا با استفاده از تصاویر با وضوح بالای ماهواره های تجاری و هوش مصنوعی (Artificial Intelligence)، حدود ۱۰ میلیارد درخت را در مناطق خشک آفریقا علامت گذاری کردند تا مقدار کربن خارج از جنگل های انبوه استوایی این قاره را تعیین کنند.
این پروژه منجر به نخستین برآورد جامع از تراکم کربن درختان در مناطق ساحل، صحرای بزرگ و سودان آفریقا شده است که گروه پژوهشگران آن یافته های خود را به تازگی در مجله Nature منتشر کرده و داده های آن به صورت رایگان برای عموم در دسترس است.
ساحل، منطقه ای است با اقلیم و تنوع زیستی مشابه که میان صحرای بزرگ آفریقا و ساوانای سودان قرار گرفته است. این منطقه در شمال آفریقا از اقیانوس اطلس تا دریای سرخ کشیده شده است. نام ساحل برگرفته از واژه عربی ساحل است و علت نامگذاری آن این است که مراتع این منطقه چون ساحلی در کنار شن زارها می مانند.
ساحل (از غرب به شرق) مناطقی از شمال سنگال، جنوب موریتانی، مرکز مالی، جنوب الجزیره و نیجر، مرکز چاد، جنوب سودان، شمال سودان جنوبی و اریتره را در برمی گیرد.
صحرای بزرگ آفریقا نیز بزرگترین صحرای گرم جهان است و با مساحتی معادل ۹ میلیون و ۲۰۰ هزار کیلومتر مربع در شمال آفریقا واقع شده است. حدود دو و نیم میلیون نفر در این ناحیه زندگی می کنند که بیشتر مردمان صحرانشین بخش هایی از کشورهای موریتانی، مراکش و الجزایر هستند.
این بیابان بزرگ از غرب به اقیانوس اطلس، از شمال به کوه های اطلس و دریای مدیترانه، از سوی شرق به دریای سرخ و مصر و از جنوب به سودان و دره رود نیل محدود می شود. صحرای بزرگ، قاره آفریقا را به دو بخش تقسیم می کند به نام های شمال آفریقا و آفریقای سیاه. انسان در لبه های این صحرا به مدت ۵۰ هزار سال زیسته است و قدمت این صحرا را دو و نیم میلیون سال می دانند.
این صحرا، بزرگ ترين بیابان گرم جهان و سومین منطقه بی درخت بزرگ پس از جنوبگان و شمالگان است که مساحت آن با چین یا آمريکا قابل مقایسه است.
دما در صحرا در هنگام روز و در سایه به ۵۷ درجه سانتیگراد و هنگام شب به علت کمبود رطوبت دما به زیر صفر درجه سانتی گراد می رسد. بلندترین تپه های ماسه ای جهان در این بیابان وجود دارند که ارتفاع آن ها گاهی به ۴۳۰ متر نیز می رسد. هوا در شب های صحرای بزرگ آفریقا در حدود ۱۰ درجه زیر صفر است.
اکنون پژوهشگران دریافته اند که جمعیت درختان در سراسر منطقه نیمه خشک آفریقا بسیار بیشتر از آن چیزی است که قبلاً تصور می شد. با این حال، مقدار کربن ذخیره شده کم تر از پیش بینی چند مدل است.
پژوهشگران در پژوهش های تازه خود تخمین زدند که آفریقای خشک دارای حدود ۰.۸۴ پِنتا گرم کربن (۱ پنتا گرم برابر با ۱ میلیون متریک تن) است.
کامپتون تاکر، دانشمند زمین شناس در مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا در مریلند و دانشمند ارشد این پروژه اظهار‌کرد: گروه ما، داده های کربن را تا سطح درختان در سراسر مناطق وسیع و نیمه خشک آفریقا یا جاهای دیگر جمع آوری و تجزیه و تحلیل کرد؛ کاری که قبلا فقط در مقیاس های کوچک و محلی انجام می شد. تخمین های ماهواره ای گذشته از کربن درختان در زمین های خشک آفریقا اغلب درختچه ها و علف ها را با درختان اشتباه می گرفتند که همین منجر به پیش بینی بیش از حد کربن در آن جا شده بود.
کربن دائماً بین خشکی، اقیانوس (Ocean)، جو و فراتر از آن در نوسان است. در طول فرآیند فتوسنتز، درختان تمایل دارند گاز گلخانه ایِ کربن دی اکسید را از جو زمین حذف و آن را در برگ ها، شاخه ها، تنه و ریشه های خود ذخیره کنند. به همین دلیل است که افزایش پوشش درختان اغلب به عنوان راهی برای مقابله با انتشار روزافزون کربن پیشنهاد می شود.
قدرت یادگیری ماشینی و هوش مصنوعی
به گفته پژوهشگران، هر چیزی که دارای تاجی سبز و برگدار و سایه مجاور باشد، می تواند به عنوان یک درخت تعریف شود. نرم‌افزار یادگیری ماشینی با استفاده از این تعریف میتواند درختان را در حین ابررایانش با ابررایانه بلو واترز (Blue Waters) در دانشگاه ایلینوی بشمارد.
هنگامی که نتایج یادگیری ماشینی با ارزیابی های انسانی مقایسه شد، مشاهده شد که میزان دقت رایانه ها در اندازه‌گیری مساحت تاج درختان ۹۶.۵ درصد است.
پژوهشگران در طول این پژوهش، از یادگیری ماشینی پیچیده و الگوریتم هوش مصنوعی برای بررسی حدود ۳۲۶ هزار تصویر ماهواره ای تجاری از ماهواره های GeoEye- ۱، WorldView- ۲، QuickBird- ۲ و WorldView- ۳ استفاده کردند.
پژوهشگران این تصاویر را از طریق مرکز شبیه سازی آب و هوای ناسا به دست آوردند و از آنها برای آماده سازی و سازماندهی برای یادگیری ماشینی استفاده کردند.
- 19
- 2
