Desde la Revolución Industrial, la calcinación de combustibles fósiles y los cambios en el uso de la tierra, especialmente la deforestación, han impulsado el aumento del dióxido de carbono (CO2) atmosférico. Si perfectamente la manto vegetal terreno y los océanos sirven como sumideros naturales de carbono, absorbiendo parte de este CO2, las emisiones han superado sistemáticamente su capacidad anual. Este desequilibrio ha aumentado continuamente las concentraciones de CO2 atmosférico, alimentando el calentamiento integral y los fenómenos meteorológicos extremos. Comprender el presupuesto de carbono (cómo se obtiene y absorbe el CO2) se ha vuelto esencial para combatir el cambio climático, especialmente cuando los países luchan por conseguir la neutralidad de carbono.
El principal desafío radica en estimar con precisión el presupuesto de carbono y su impacto ambiental. El presupuesto de carbono mide el estabilidad entre las emisiones de los combustibles fósiles, la producción de cemento, los cambios en el uso de la tierra y las fuentes naturales de CO2 frente a la capacidad de filtración de los sumideros de carbono. Es más obediente chocar la creciente crisis climática con datos precisos y oportunos sobre los niveles de CO2 y los sumideros de carbono. Los métodos existentes no logran rastrear los cambios en los sumideros de carbono globales con la suficiente presteza, especialmente cuando las perturbaciones ambientales (como los incendios forestales o El Inmaduro) alteran la dinámica del carbono de forma impredecible.
Los métodos tradicionales para presupuestar el carbono suelen fundamentarse en simulaciones numéricas del ciclo del carbono de la Tierra. Si perfectamente estos modelos pueden disimular procesos complejos del sistema terreno, a menudo enfrentan retrasos importantes. Por ejemplo, el documentación Entero Carbon Budget 2023, que utiliza datos hasta finales de 2022, ilustra el retraso de un año en la información sobre el presupuesto de carbono. Este retraso limita la aptitud de los modelos actuales a la hora de proporcionar datos climáticos oportunos que puedan enfilar acciones en el mundo actual. Los investigadores necesitan una forma más rápida y confiable de capturar los cambios repentinos en la dinámica del carbono que afectan el calentamiento integral.
Para chocar estas limitaciones, investigadores de Microsoft Research Asia, en colaboración con la Universidad de Tsinghua, el Laboratorio Francés de Ciencias del Clima y el Medio Circunstancia y otras organizaciones de investigación globales, introdujeron un Método impulsado por IA para presupuestar las emisiones de carbono casi en tiempo actual. Al integrar datos satelitales, modelos dinámicos de manto vegetal integral y emuladores de modelos oceánicos, el equipo de investigación desarrolló un maniquí de sumidero de carbono casi instantáneo capaz de predecir los balances de carbono con una velocidad y precisión sin precedentes. Este maniquí aprovecha el poder de las redes neuronales convolucionales (CNN) y las técnicas de educación semisupervisadas para ofrecer resultados de disminución latencia.
El maniquí propuesto basado en IA utiliza observaciones de variables ambientales y datos históricos para predecir los niveles globales de sumideros de carbono. El maniquí integra 12 meses de datos históricos, características mensuales y resultados objetivo. Las CNN procesan estos datos para calcular predicciones, mientras que el educación semisupervisado proporciona una función de pérdida no supervisada para mejorar la precisión de las predicciones. El maniquí procesa datos ambientales de sumideros oceánicos y terrestres y emisiones de incendios satelitales para proporcionar actualizaciones en tiempo actual sobre los sumideros de CO2. Esta metodología garantiza que las predicciones se realicen con un ganancia de error inferior al 2%, lo que ofrece una alternativa rápida y receptiva a los métodos tradicionales de presupuesto de carbono.
Los resultados de este maniquí de sumidero de carbono casi en tiempo actual mostraron una precisión prometedora. En particular, el maniquí pudo rastrear una disminución dramática en el sumidero de carbono terreno en 2023. La selva amazónica, gravemente afectada por la sequía, mostró una pérdida de sumidero de carbono de 0,31 ± 0,19 GtC. El maniquí todavía predijo con precisión las emisiones de carbono de los incendios forestales de 2023 en América del Finalidad, contribuyendo con 0,58 ± 0,10 GtC al CO2 atmosférico. Por otra parte, el maniquí detectó un cambio de la período de La Pupila a una período moderada de El Inmaduro, lo que tuvo un impacto significativo en la dinámica integral del carbono. Estos hallazgos resaltan la aptitud del maniquí de IA para capturar cambios ambientales dinámicos y producir datos procesables casi en tiempo actual.
En conclusión, la rápida disminución de los sumideros de carbono terrestres plantea una arduo amenaza a la aptitud de los esfuerzos globales por la neutralidad de carbono. El maniquí de presupuesto de carbono basado en IA presentado por el equipo de investigación de Microsoft Research Asia, la Universidad de Tsinghua y el Laboratorio Francés de Ciencias del Clima y el Medio Circunstancia proporciona una alternativa innovadora a los desafíos de la estimación del presupuesto de carbono. La capacidad de este maniquí para producir predicciones en tiempo actual y rastrear cambios ambientales con decano precisión que los métodos tradicionales es un paso crucial en torno a delante en los esfuerzos globales para combatir el cambio climático. Al disminuir la aplazamiento en las actualizaciones de los datos de carbono, este enfoque permite una argumento climática y una formulación de políticas más efectivas en respuesta a amenazas ambientales urgentes.
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Nikhil es consejero interno en Marktechpost. Está cursando una doble titulación integrada en Materiales en el Instituto Indio de Tecnología de Kharagpur. Nikhil es un entusiasta de la IA/ML que siempre está investigando aplicaciones en campos como los biomateriales y la ciencia biomédica. Con una sólida experiencia en ciencia de materiales, está explorando nuevos avances y creando oportunidades para contribuir.