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NASA透過超級電腦繪製「樹地圖」,邁出開創性碳研究的第一步

  發表日期:2020-11-11

  作者:Jessica Merzdorf;翻譯:李宣融;校稿:孫天祥

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  引用來源:NASA

  引用來源:圖:NASA's Scientific Visualization Studio

碳是地球上所有生命的主要構成要素之一,該元素通過碳循環在陸地、大氣和海洋之間循環。一些自然過程和人類活動將碳釋放到大氣中,而其他過程則將其從大氣中抽出並存儲在陸地或海洋中,樹木和其他綠色植被是碳的「匯集點」,它們將碳用於生長,並將其儲存在樹幹、樹枝、樹葉和根中。人類活動,例如燃燒樹木和化石燃料或開墾林地,將二氧化碳釋放到大氣中,而大氣中二氧化碳的濃度升高就是氣候變遷的主要原因。

美國太空總署(NASA)戈達德太空飛行中心(Goddard Space Flight Center)的科學家展示了一種新技術,這種技術可繪製出森林外樹木生長位置和大小的圖,在乾旱和半乾旱地區發現數十億棵樹木,並可更準確的在全球測量陸地碳儲量,該團隊使用強大的超級計算機和機器學習演算法,繪製了超過500,000平方英里(1,300,000平方公里)的18億棵樹的樹的直徑(從上方觀察時的樹寬),而該小組如何繪製樹的直徑、覆蓋率和密度等是根據降雨和土地利用。研究小組說,用傳統的分析方法繪製需要花費數月或數年的時間,而這項研究只需花費數週時間,超高分辨率圖像和強大人工智慧的使用代表了對這些樹木進行地圖繪製和測量的技術突破,甚至還能計算出樹木的儲碳量–可更了解地球的碳循環及其如何隨著時間變化。

戈達德太空飛行中心地球科學部高級生物圈科學家Compton Tucker表示,致力於減輕氣候變遷和其他環境威脅的保護專家多年來一直以避免砍伐森林為目標,但並不包括森林以外生長的樹木,而這些樹木卻是重要的碳匯,還為附近的人類、動植物群的生態系統和經濟做出了貢獻,然而,目前許多研究樹木儲碳量的方法僅包括森林,而不包括單獨生長或成簇生長的樹木。這次的研究有了技術上的突破,透過高解析的DigitalGlobe商業衛星圖像,可以分析單個樹木和其直徑大小,研究從幾棵樹到幾近森林的各種景觀,該團隊加強了他們的計算法,以識別從撒哈拉沙漠北部到南部的熱帶稀樹草原等不同地形類型的樹木。

「不僅在森林內部,而且在森林外部,都有重要的生態過程。」 美國太空總署(NASA)戈達德太空飛行中心的程序員Jesse Meyer說  : 「對於保存、恢復、氣候變遷和其他目的,此類數據對於建立基準非常重要,在一年或兩年或十年內,可以使用新數據重複進行該研究,並將其與今天的數據進行比較,以查看振興和減少毀林的努力是否有效。它具有相當的實際意義。」Tucker最後也說道:「我們的目標是了解世界上乾旱和半乾旱地區的偏僻樹木中有多少碳,然後,我們需要了解驅動這些地區碳儲存的機制,透過從大氣中吸收更多的二氧化碳,也許可以利用這些訊息在植被中儲存更多的碳。」

 

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