Искусственный интеллект отслеживает шлейфы метана из космоса

Международная группа ученых нашла инструмент, способный автоматически обнаруживать скопления метана из космоса с помощью машинного обучения гиперспектральных спутников. В перспективе это может сильно помочь в выявлении крупных источников выбросов газа и принять эффективные меры по его сокращению, говорится в статье журнала Scientific Reports.

Метан наряду с двуокисью углерода и закисью азота является одним из главных «виновников» глобального потепления. Попадая в верхние слои атмосферы, он в 80 раз эффективнее улавливает тепло, чем CO2, но и разлагается он гораздо быстрее — от 7 до 12 лет по сравнению с сотнями лет относительно углерода. Ученые подсчитали, что простые меры по сокращению выбросов метана могут сдержать рост потепления почти на 0,3°C в течение следующих двух десятилетий.

Однако до сих пор не существовало эффективных и быстрых методов, позволяющих отобразить шлейфы метана с помощью аэрофотоснимков. Это связано с тем, что газ прозрачен как для человеческого глаза, так и для спектральных диапазонов большинства спутниковых датчиков.

Ученые все же нашли инструмент, который решает эти проблемы. Он обнаруживает более точные данные, чем более распространенные мультиспектральные спутники. Чтобы справится с большим объемом полученных в результате данных, их обрабатывают с помощью искусственного интеллекта. 

Так, исследователи обучили модель, используя 167 825 гиперспектральных фрагментов (каждый площадью 1,64 км2), снятых воздушным датчиком НАСА AVIRIS в США. Затем алгоритм был применен к данным с других гиперспектральных датчиков на орбите, таким как новый НАСА EMIT, который прикреплен к МКС и обеспечивает почти полный охват Земли.

Модель имеет точность более 81% и обнаруживает крупные шлейфы метана, что на 21,5% точнее предыдущего метода. Для продвижения дальнейших исследований в области обнаружения метана исследователи разместили в открытом доступе аннотированный набор данных и код, используемый для модели. Сейчас они изучают, может ли модель работать непосредственно на борту, позволяя другим спутникам проводить последующие наблюдения.

«Такая бортовая обработка может означать, что первоначально на Землю нужно будет отправлять только приоритетные предупреждения, например текстовый сигнал тревоги с координатами источника метана. Это позволило бы нескольким спутникам взаимодействовать автономно: первоначальные слабые данные могли бы послужить сигналом для других спутников, чтобы сфокусировать свои тепловизоры на конкретном местоположении», — отметил автор статьи, исследователь из Оксфордского университета Вит Ружичка.

Над проблемой своевременного обнаружения метана работают специалисты по всему миру. Недавно ученые из Нидерландского института космических исследований SRON установили инфракрасные камеры на своих спутниках. В результате они смогли обнаружить выбросы метана. Высокие уровни концентрации газа были видны на фотографиях в виде красных облаков, нависших над свалками.

Unsplash / Google Deepmind / Jeremy Thomas