Спутники годами не замечали катастрофы.
Более 10 миллионов мертвых деревьев зафиксировали ученые вдоль атлантического побережья США – от штата Мэн до Южной Каролины. Об этом сообщает Science Blog.
Обнаружить столько погибших деревьев вручную было бы невозможно, поэтому исследователи из Университета Вирджинии пошли другим путем. Докторант Генри Чи Ганг Йенг вместе со своим научным руководителем Си Яном создали модель глубокого обучения, которая научилась распознавать мертвые деревья на аэрофотоснимках – по характерному серовато-бледному цвету кроны и тени от голых ветвей.
Перед тем как "обучить" программу, Йенг потратил сотни часов, вручную размечая более 50 тысяч деревьев на фотографиях. Это дало модели достаточно примеров, чтобы затем самостоятельно искать такие же "скелеты" леса на огромных массивах снимков.
Главное преимущество нового метода – детализация. Предыдущие исследования опирались на спутниковые снимки Landsat с разрешением около 30 метров на пиксель – при таком масштабе отдельная мертвая сосна просто теряется среди пикселей. Новая карта построена на аэрофотографиях с разрешением менее одного метра, поэтому команда смогла увидеть то, что раньше просто не попадало ни в какие отчеты.
При этом сам Йенг подчеркивает, что реальная цифра, вероятно, еще выше: модель не видит уже упавшие деревья, те, что скрыты под живым пологом леса, а также экземпляры со слишком редкой кроной.
Как поясняется, деревья питаются через корни благодаря осмосу – процессу, который работает только до тех пор, пока вода вокруг корня менее соленая, чем сок внутри растения. Когда почва насыщается солью, этот баланс нарушается. В результате дерево буквально "умирает от жажды", стоя по колено в воде, которую не может усвоить.
По словам Си Яна, гибель леса происходит сразу по трем направлениям: соль распространяется через почву и грунтовые воды, вода подступает с поверхности во время затоплений, а штормы заносят соленые брызги вглубь суши.
Сильнее всего пострадали низменности – более 6 миллионов мертвых деревьев находятся на высоте менее пяти метров над уровнем моря. Согласно имеющимся данным, главная причина здесь – именно засоление почвы, а не прямое затопление.
Мертвый лес недолго остается пустошью – его место быстро занимают солеустойчивые травы и кустарники, а территория превращается в солончаковое болото. На первый взгляд это выглядит равноценной заменой, но с точки зрения накопления углерода это не так.
Специалисты из Университета штата Северная Каролина проследили этот процесс на одном из участков побережья и выяснили: с 2001 по 2014 год 15% неохраняемых государственных земель в зоне исследования – около 167 квадратных километров – превратились из прибрежного леса в "лес-призрак". По подсчетам авторов работы, за эти 13 лет территория потеряла около 130 тысяч тонн углерода, хранившегося в надземной биомассе.
Ведущий автор исследования Линдси Смарт отметила, что люди привыкли воспринимать повышение уровня моря как угрозу далекого будущего, тогда как на самом деле ландшафт перестраивается буквально за одно десятилетие.
Болота тоже по-своему полезны. Как пояснили ученые, они смягчают удары штормов, служат кормовой базой для рыб и накапливают углерод в донных отложениях. Однако над поверхностью они удерживают значительно меньше углерода, чем замещаемый ими лес, поэтому такой обмен еще долго будет оставаться "убыточным" для экосистемы.
Напомним, ранее палеонтологи воссоздали облик лесов, которые росли на Земле 56 миллионов лет назад, и обнаружили тревожное сходство с современностью. В тот период в атмосферу попало огромное количество углерода, вероятно, в результате вулканической активности. Концентрация CO₂ возросла, температура повысилась, а количество осадков во многих регионах уменьшилось.