Улучшенные оценки поглотителей и источников углерода в северных экосистемах

Новое исследование показывает, что метод расчёта, используемый международными измерительными сетями, создаёт систематическое смещение в оценках углеродного баланса северных экосистем. Исследование, проведённое Финским метеорологическим институтом, демонстрирует, что метод машинного обучения может существенно уменьшить эту погрешность.

Ключевым методом измерения углеродного баланса лесов, сельскохозяйственных полей и водно-болотных угодий является техника вихревой ковариации. В принципе, этот метод измеряет обмен углекислым газом (CO₂) между экосистемами и атмосферой непрерывно, каждые полчаса. Однако часть измерений приходится отбрасывать из-за неблагоприятных атмосферных условий, а технические сбои также приводят к пропускам в данных. Заполнение этих пробелов — необходимый шаг для получения полных временных рядов и расчёта годового углеродного баланса.

Исследование под руководством Финского метеорологического института впервые изучило влияние различных методов заполнения пробелов на оценки углеродного баланса экосистем высоких широт. Результаты опубликованы в журнале Scientific Reports.

Исследование показало, что наиболее распространённый метод заполнения пробелов, используемый и международными сетями измерений потоков, вызывает систематическую ошибку в годовых оценках углеродного баланса северных экосистем. Из-за этой ошибки выбросы источников углерода переоценивались, а сила поглотителей углерода — недооценивалась. Смещение существенно и на некоторых участках даже сопоставимо по величине с годовым углеродным балансом. Ошибка вызвана сильно асимметричным распределением солнечной радиации в северных широтах.

Для коррекции ошибки в исследовании был применён метод машинного обучения, который оказался точнее старого стандартного метода и не вызывал систематических смещений. Помимо нового, несмещённого метода, старый метод был модифицирован для лучшего учёта преобладающих в северных широтах условий окружающей среды.

Бореальные и тундровые биомы покрывают площадь более 20 миллионов квадратных километров. Следовательно, обнаруженная систематическая ошибка может значительно влиять на оценки углеродного баланса северных территорий, если они основаны на измерениях методом вихревой ковариации. Широкое внедрение усовершенствованных методов заполнения пробелов позволит рассчитывать оценки углеродного баланса северных экосистем точнее. В будущем данные вихревой ковариации также могут быть использованы для повышения надёжности оценок углеродного баланса в национальных кадастрах парниковых газов.