Utilizando imágenes satelitales de alta resolución y AI, un equipo internacional con científicos de la NASA ha mapeado 10 mil millones de árboles en las tierras áridas de África. ¿El propósito? Evaluar la cantidad de carbono atrapado en los árboles africanos.
El resultado es la primera estimación completa de la densidad de carbono de los árboles en las regiones africanas del Sahara, el Sahel y el Sudán. El equipo informó sus hallazgos el 1 de marzo en Nature (ref.) y los datos son gratuitos y están disponibles para el público.
Tiempo de permanencia del carbono
Los investigadores descubrieron que hay muchos más árboles dispersos en las regiones semiáridas de África de lo que se pensaba anteriormente, pero que también almacenan menos carbono de lo previsto en los modelos. En el nuevo estudio, el equipo estimó que aproximadamente 0,84 petagramos de carbono están atrapado en los árboles africanos. Un petagramo es un billón de toneladas.
Tener una estimación precisa del carbono de los árboles es esencial para las proyecciones sobre el cambio climático. Estos están influenciados por cuánto tiempo los árboles y otras vegetaciones almacenan carbono. El tiempo de permanencia del carbono es muy breve para las hierbas y los arbustos, que crecen estacionalmente, pero mucho más largo para los árboles que crecen durante años.
Más allá de las vastas selvas tropicales dispersas en el centro del continente, los paisajes africanos van desde praderas áridas con pocos árboles hasta sabanas con árboles dispersos y áreas más húmedas con muchos árboles dispersos. Esta cobertura arbórea dispersa ha hecho difícil estimar el número de árboles en estas áreas, y a menudo ha habido sobreestimaciones o subestimaciones. Sin embargo, estas mediciones son esenciales para los esfuerzos de conservación y para comprender el ciclo del carbono en nuestro planeta.
La ayuda de AI
“Nuestro equipo recopiló y analizó datos de carbono hasta el nivel de cada árbol en las vastas regiones semiáridas de África. Este análisis solo se había realizado en pequeñas escalas locales”, dijo Compton Tucker, científico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. Las estimaciones satelitales previas del carbono de los árboles en las tierras áridas de África a menudo confundían hierbas y arbustos con árboles. “Esto llevó a predicciones excesivas de carbono”.
El carbono circula constantemente entre la tierra, la atmósfera y el océano. Los árboles eliminan el dióxido de carbono de la atmósfera terrestre durante el proceso de fotosíntesis y lo almacenan en sus raíces, troncos, ramas y hojas. Por esta razón, el aumento de la cobertura arbórea a menudo se sugiere como una forma de compensar las emisiones de carbono en constante aumento.
En el estudio, el equipo utilizó sofisticados algoritmos de aprendizaje automático e inteligencia artificial para ordenar más de 326,000 imágenes satelitales. Los investigadores adquirieron las imágenes a través del Centro de Simulación Climática de la NASA. Aprovechando Explore/ADAPT Science Cloud, prepararon las imágenes para el aprendizaje automático.
Los resultados y el cambio climático
Martin Brandt de la Universidad de Copenhague compiló los datos de entrenamiento de IA de 89,000 árboles individuales. El colega Ankit Kariyaa adaptó una red neuronal para que las computadoras pudieran detectar árboles individuales en imágenes de alta resolución a una escala de 50 centímetros de los paisajes más áridos y menos verdes de África.
Los investigadores definieron un árbol como cualquier cosa con una copa verde y frondosa y una sombra adyacente. A partir de esto, entrenaron el software de aprendizaje automático para contar árboles durante millones de horas de supercomputación en el superordenador Blue Waters de la Universidad de Illinois. Cuando el equipo comparó los resultados del aprendizaje automático con las evaluaciones humanas del paisaje. Las computadoras lograron una eficacia del 96.5% en la medición del área de la copa de los árboles.
A partir de las mediciones, los científicos pueden calcular la cantidad de carbono en las hojas, raíces y madera de cada árbol. Un grupo liderado por Pierre Hiernaux de la Universidad de Toulouse examinó 30 especies diferentes para medir la masa foliar, leñosa y radicular. Al evaluar las masas de carbono, establecieron una relación estadística con el área de la copa de los árboles. Los resultados serán útiles para científicos y estudiantes que estudian el ciclo del carbono. Pero sobre todo, deberían ser útiles para los políticos que buscan combatir el cambio climático y los agricultores que desean determinar el carbono almacenado en sus campos.