13.04.2024
Подписывайтесь на Telegram-канал по ссылке

Искусственный интеллект определил, как может измениться плодородие почв к 2050 году

Agricultural land suitability

К 2050 году, по прогнозу учёных, мировой спрос на продукты питания увеличится на 110%, при этом уже сегодня около 40% угодий и пастбищ находится под угрозой из-за увеличения средней температуры на планете, высокой концентрации парниковых газов в атмосфере и многих других факторов. Группа российских учёных с помощью большого количества открытых данных и искусственного интеллекта проанализировала, как может измениться плодородие почв через 25 лет, и пришла к выводу, что количество участков, пригодных для выращивания урожая, увеличится на северных территориях. Работа опубликована в журнале IEEE Access.

Методология исследования включала в себя три этапа: сбор и предварительная обработка данных, обучение моделей машинного обучения и оценка результатов посредством прогнозирования распределения пахотных земель на основе различных климатических моделей и сценариев изменения климата. Исследование было сосредоточено на регионах Восточной Европы и Северной Азии. Данные, которые были использованы в работе, открытые, их может использовать каждый: ERA5 — данные климатического анализа Европейского центра прогнозирования погоды, микс настоящих измерений с метеостанций и моделей, которые помогают получить общую сетку 30 х 30 квадратный км во всём мире. Их можно получить с 1950 года по сегодняшний день. Другие данные — модели CMIP — нацелены на предсказание изменений климата до 2100 года. Это климатические модели, которые делают в разных институтах мира, в том числе в России.

Так как модели CMIP имеют разную точность по разным климатическим параметрам (температура воздуха, скорость ветра и другие), исследователи получили три набора данных и проанализировали их по трём различным сценариям изменения климата: устойчивое будущее зелёной энергетики с низким уровнем выбросов, умеренный сценарий со средним количеством выбросов и высокая зависимость от ископаемого топлива со значительным увеличением выбросов парниковых газов. Для тщательного изучения условий орошения пахотных земель команда учёных интегрировала данные анализа глобальной поддержки продовольственной безопасности с разрешением 1 х 1 км.

Исследователи получили модель, которая с хорошей точностью предсказывает, что есть сейчас, и использовали эту модель для предсказания того, что будет в 2050 году с помощью собранных данных из моделей CMIP. Учёные пришли к выводу, что через 25 лет количество пахотных земель увеличится, однако сместится на север, а на участках, которые активно используются для выращивания урожая сегодня, может потребоваться значительно более активная ирригация. Авторы подчёркивают, что их выводы совпадают с рекомендациями Межправительственной группы экспертов по изменению климата, в которых делается акцент на важности подробных региональных оценок для адаптации к изменчивости климата и обеспечения поставок продовольствия.