Как нейросеть помогает отслеживать климатические изменения в Арктике
Учёные из Института проблем экологии и эволюции РАН (ИПЭЭ РАН), Высшей школы экономики (ВШЭ), Университета Вирджинии и Alaska Biological Research представили революционный метод мониторинга субарктических экосистем.
Масштабная картина изменений
С помощью нейронной сети ученые обрабатывают около миллиона спутниковых снимков участков тундры размером 12×12 метров, сравнивая их с интервалом в 10–15 лет. Результат — масштабная картина того, как быстро и где именно происходит закустаривание тундры. Об этом сообщает портал Ferra, освещая один из ключевых научных прорывов 2024 года.
Они обнаружили, что скорость роста кустарников варьируется от 2,4% до 26,1%. Главный объект наблюдений — кустарниковая ольха (Alnus alnobetula fruticosa), активно распространяющаяся по северным территориям. Исследование показало, что скорость роста кустарников варьируется от 2,4% до 26,1% за десятилетие, в зависимости от локальных условий: рельефа, влажности, температур и степени антропогенного воздействия. Нейросеть с высокой точностью классифицирует участки по четырём категориям: от полного отсутствия кустарников до плотных зарослей.
При этом новый метод обрабатывает данные в сотни раз быстрее, чем традиционные подходы, основанные на ручной интерпретации или простых алгоритмах. Это позволяет охватить огромные территории, включая труднодоступные районы Сибири и Дальнего Востока, где наземные экспедиции затруднены.
Почему это важно: климат, инфраструктура и будущее Севера
Закустаривание тундры — не просто ботанический феномен. Это один из ключевых индикаторов глобального потепления.
Кустарники поглощают больше солнечного света, чем светлая поверхность снега, что ускоряет потепление почвы, способствует таянию вечной мерзлоты и изменению гидрологического режима. Это, в свою очередь, влияет на устойчивость инфраструктуры, дорог, трубопроводов и поселений на Севере.
Для российских граждан, особенно коренных народов, зависящих от оленеводства и традиционного природопользования, такие изменения могут означать потерю пастбищ и нарушение привычных маршрутов. Для страны в целом — это вызов, требующий адаптации к новым климатическим реалиям. Разработка становится важным инструментом для экологического мониторинга, научных программ и государственной политики в области устойчивого развития Арктики.
Глобально метод применим к аналогичным субарктическим зонам — в Канаде, Скандинавии, Аляске. Это открывает возможности для международного сотрудничества в борьбе с последствиями потепления.
Перспективы: от Сибири — к миру
Внутри России метод может быть внедрён в масштабные экологические проекты: мониторинг деградации мерзлоты, оценка рисков для инфраструктуры, прогнозирование изменений экосистем. Учёные рекомендуют развивать версии модели с более высокой детализацией и адаптировать её под другие виды растительности — иву, берёзу, полярные кустарнички.
С экспортной точки зрения, технология представляет собой готовое IT-решение для экологического мониторинга. Её можно интегрировать в системы национальных метеослужб, природоохранных агентств и международных климатических программ, таких как IPCC или Арктический совет.
Как мы пришли к ИИ в тундре
Ранее закустаривание тундры фиксировалось в локальных исследованиях, но без масштабных автоматизированных систем. В России и за рубежом применялись спутниковые данные, но анализ был ограничен по объёму и точности.
Пилотные проекты по использованию ИИ в экологии появились в последние 5 лет, в основном, на лесных территориях. В мире — например, в Скандинавии — велись схожие исследования, но без применения глубокого машинного обучения.
Свет в тундре будущего
Новый метод — это не просто научная работа. Это прорыв в способности человечества наблюдать за планетой. Нейросети показывают человеку изменения, которые раньше оставались незамеченными. И вместе с этой информацией появляется возможность более точно прогнозировать, адаптировать и защищать хрупкие экосистемы Арктики.
Впереди — интеграция с климатическими моделями, создание «умных» систем раннего предупреждения и формирование устойчивой политики развития Севера. Арктика меняется. Благодаря ИИ, мы теперь можем это не только видеть, но и понимать.
