Метод искусственного интеллекта выявил миллионы мертвых деревьев, спрятанных среди живых перед историческими лесными пожарами в Калифорнии в 2020 году.

Важные новости

Метод искусственного интеллекта обнаруживает миллионы мертвых деревьев, спрятанных среди живых перед историческими лесными пожарами в Калифорнии в 2020 году». /></p>
<p> Статус смертности деревьев в Калифорнии по отдельным мертвым деревьям, обнаруженным на аэрофотоснимках NAIP в 2020 году. Фото: <i>Nature Communications</i> (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-44991-z </p>
<p>Ученые Копенгагенского университета, возможно, нашли новое объяснение лесным пожарам в Калифорнии в 2020 году. Применив искусственный интеллект к подробным аэрофотоснимкам, они создали уникальный набор данных, детализирующий смертность вплоть до отдельных деревьев для всего штата Калифорния. Это показало, что индивидуальная и групповая гибель деревьев распространилась среди живых в больших масштабах. Новая модель искусственного интеллекта улучшит понимание смертности деревьев и даст нам возможность предотвратить уничтожение мировых лесов засухами, жуками и пожарами.</p>
<p>Как бы то ни было, но изменение климата выдвинуло леса в центр внимания всего мира. . Инициативы по посадке деревьев и увеличению площади лесов возникли во всем мире, поскольку деревья могут извлекать и хранить атмосферный CO2. В то же время бушевали массовые и участившиеся лесные пожары, которые заставили сотни тысяч людей покинуть свои дома.</p>
<p>Калифорния была одним из мест, наиболее пострадавших от засух и лесных пожаров, и в 2020 году 4% ее территории было задымлено. Теперь ученые из Копенгагенского университета представляют новую картину здоровья калифорнийских лесов, раскрывая новую картину. отчет о мертвых деревьях в этом регионе и, возможно, новое объяснение обширных пожаров в исследовании, опубликованном в <i>Nature Communications</i>.</p>
<p>Используя оптимизированную модель ИИ, примененную к аэрофотоснимкам с субметровым разрешением, исследователи смогли составить подробную карту здоровья деревьев по всему штату Калифорния (более 90 миллионов деревьев), детализировав распространение мертвых деревьев с точностью, которой никогда не достигалось ранее. Важно, что этот подвиг выявил недоучета мертвых деревьев, все из которых имеют особую характеристику.</p>
<p>«Наши данные показывают, что огромное количество этих деревьев изолированы или расположены небольшими группами, состоящими всего из нескольких деревьев, что позволило им скрыться среди здоровых, живых деревьев на спутниковых изображениях с грубым разрешением. Это новые знания», — говорит Стефани Хорион с факультета геолого-геофизических исследований и управления природными ресурсами Копенгагенского университета.</p>
<p>По мнению исследователя, распространение огня во время лесных пожаров тесно связано с неравномерным распределением топлива как по плотности, так и по воспламеняемости.</p>
<p> р> <р>«Это дает основание предположить, что такие разбросанные анклавы мертвых сухих деревьев могли действовать как возгорание между живыми деревьями, влияя на интенсивность и распространение лесных пожаров. Это новое знание интересно как возможная часть объяснения сильных лесных пожаров в Калифорнии. , но также большое спасибо за наши попытки понять феномен гибели деревьев в более широком смысле», — говорит Хорион.</p>
<h2>Огонь не самый страшный убийца деревьев</h2>
<p>Понимание огня не было целью исследования. Вместо того, чтобы изучать лесные пожары сами по себе, исследователи стремились понять глобальный феномен массовой гибели деревьев, в результате которого внезапно вымирают большие площади леса. Это явление становится все более частым и вызвано изменением климата.</p>
<p><img decoding=

Отдельные и сгруппированные мертвые деревья были разбросаны среди живых до пожаров 2020 года В Калифорнии. Фото: Ян Чэн. Фото: Ян Чэн

Из-за впечатляющего и угрожающего характера лесных пожаров в глазах общественности они часто ошибочно рассматриваются как единственная величайшая причина гибели деревьев. Исследование в Калифорнии показывает, что это не так. На деле оказывается наоборот.

«Новые данные показывают, что засуха и последующие нападения насекомых являются крупнейшими убийцами лесов. Пожар может последовать как косвенное последствие. Для того, чтобы вспыхнул лесной пожар, необходимы три основных элемента: жаркая, сухая погода и климатические условия, которые усилились в связи с изменением климата. частота источника возгорания – например, удар молнии или неосторожный человек – и, наконец, обилие горючих материалов ослабляет «иммунную систему» ​​деревьев, что увеличивает риск гибели деревьев в результате нападения короедов. . А мертвые деревья хорошо горят», — объясняет Хорион.

Она указывает на лес Гарц в Германии как на пример массовой гибели лесов, где засуха, а затем короеды уничтожили огромные массивы деревьев задолго до лесного пожара.

р> <р>«По иронии судьбы, многие местные жители были в восторге, когда здесь впервые были обнаружены короеды, поскольку это считалось признаком здоровья леса и биоразнообразия. С тех пор было доказано, что эти жуки распространяются как эпидемия во время засухи, и что В результате этого погибла треть деревьев в лесу Гарц. Нам нужно извлечь из этого уроки, если посадка деревьев сыграет важную роль в решении проблемы климата», — говорит исследователь.

Она подчеркивает, что новая модель искусственного интеллекта может стать жизненно важным инструментом в будущем, поскольку эффективное картирование гибели деревьев может предоставить исследователям и государственным учреждениям систему раннего предупреждения, которая позволит вовремя вмешаться.

Мониторинг гибели деревьев с помощью искусственного интеллекта имеет глобальный потенциал и важность

Для разработки нового метода первый автор исследования Ян Чэн обучил ИИ-модель изучать подробные аэрофотоснимки и распознавать признаки гибели деревьев. Чтобы добиться этого, Ян, доктор философии. студент проекта DRYTIP, изучающего переломные моменты экосистем, вызванные засухой, использовал более 20 000 удобных для компьютера полигонов для определения территорий с конкретными характеристиками.

Многоугольники — это способ разделения территории на четко определенные части, подходящие для Обучение ИИ и использовались для обучения ИИ распознавать деревья в различных условиях и отличать мертвые от живых (т. е. разные ландшафты и разные стадии умирания). Проще говоря, этот подход позволяет различать живые леса, мертвые леса и леса со смесью мертвых и живых деревьев.

Результат оказался значительным в последующем тематическом исследовании по тестированию модели, которое состояло из большого количества высококачественных аэрофотоснимков калифорнийских лесов.

«Модель превосходит все ожидания. Из 90 миллионов погибших деревьев, которые идентифицировал наш искусственный интеллект, около 60% остались бы незамеченными, если бы использовался современный метод картирования нарушений леса (т. е. ущерба здоровью леса)», — объясняет Ян Чэн.

Однако проблема гибели деревьев, вызванной изменением климата, далеко не локальная. К счастью, этот метод оказался полезным и в других частях мира, и теперь исследователи проводят аналогичные исследования в других местах по всему миру.

«Начиная с Калифорнии, мы тестировали его в других местах. И даже без калибровки модели для других типов леса она дает удивительно точные результаты. После калибровки для местных условий, с учетом местных типов деревьев и местности, она станет еще более эффективной», — говорит Ченг.

< p>Исследователи надеются, что их алгоритм может стать важным глобальным инструментом. Для достижения этой цели их результаты и код доступны бесплатно исследователям и государственным учреждениям.

Дополнительная информация: Ян Ченг и др., Scattered гибель деревьев способствует значительной утрате лесов в Калифорнии, Nature Communications (2024 г.). DOI: 10.1038/s41467-024-44991-z

Информация журнала: Nature Communications

Предоставлено Копенгагенским университетом

Новости сегодня

Последние новости