يتغلب على "التحيز الصيفي".. الذكاء الاصطناعي يرصد "بالوعة الكربون"

المحيط يتحكم في مناخنا، فهو أكبر بالوعة كربون على كوكب الأرض، حيث يمتص 40٪ من انبعاثات الوقود الأحفوري البشري، وتقريبا كل الحرارة الزائدة الناتجة عن الاحتباس الحراري.

وبينما تبدو هناك حاجة ملحة لمزيد من البيانات حول وظيفة امتصاص الكربون الحرجة التي يمارسها المحيط، لا سيما في شمال المحيط الأطلسي، والتي تمثل ما يقرب من 30٪ من إجمالي امتصاص ثاني أكسيد الكربون في المحيط، فإن هناك تحديات فريدة في جمع وتفسير المعلومات.

• كيف تتحسس جذور النباتات التغيرات الحاصلة في الحرارة المحيطة؟
  

وكجزء من مشروع تدقيق حوض الكربون شمال غرب المحيط الأطلسي التابع لمعهد أوشين فرونتير، طورت كلير بوتيلر، من جامعة دالهاوسي الكندية، طريقة جديدة لتحليل بيانات الكربون في المحيطات، ولا تعمل هذه الطريقة على تحسين فهمنا لامتصاص الكربون في المحيطات فحسب، ولكنها تتيح أيضا للعلماء اكتشاف التغييرات بسرعة أكبر.

وتقول بوتيلر في تقرير نشره الجمعة الموقع الإلكتروني لجامعة دالهاوسي:"من الناحية المثالية، يجب أن نقيس الكربون المحيطي لمدة أثني عشر شهرا من العام، لكن غالبًا ما تكون لدينا قياسات فقط في الربيع والصيف عندما يكون المحيط هادئا بدرجة كافية حتى يتمكن العلماء من جمع البيانات".

وتوضح أنه: "ينتج عن ذلك فجوة موسمية، فبدون بيانات لتأكيد مستويات الكربون في الشتاء، فإن طرق التحليل الحالية لها تحيز صيفي، فهي تبني من افتراض أن قياسات الطقس الدافئ يمكن أن تخبرنا عن كمية الكربون الموجودة في المحيط على مدار السنة، وكمية الكربون في المحيطات يزيد كل عام، كما أنه يوجد على سطح المحيط، أيضا دورة كربون طبيعية تحدث كل عام".

وتضيف أن: "التباين في هذه الدورة مرتفع جدا لدرجة أنه من الصعب سحب أي تفاصيل أخرى، مثل الاتجاهات طويلة المدى، ونتيجة لذلك، تستخدم الأساليب الحالية لتقييم امتصاص الكربون البشري المنشأ، قياسات كربون المحيطات التي يتم جمعها من عمق 200 متر أو أكثر، حيث يقل التباين الطبيعي، ومع ذلك، فإن هذا يخلق فجوة كبيرة أخرى في صورة الكربون في المحيطات".

نهج جديد

وفي هذا العالم حيث تحظى أساليب الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي بشعبية كبيرة، أراد الفريق البحثي شيئا أكثر شفافية وأسهل في التفسير.

وتقول بوتيلر: "طورنا منهجا إحصائيا جديدا لتبسيط الاتجاهات الحالية متعددة السنوات إلى مدى زمني شهري، حيث يساعد هذا في تقليل التحيز الصيفي وخلق صورة أكثر اكتمالاً لكيفية تغير مستويات الكربون في شمال المحيط الأطلسي بمرور الوقت، وتمت إزالة الاختلافات الطبيعية في دورة الكربون باستخدام النهج الجديد حتى يتمكن الباحثون من رؤية السمات الأساسية للبيانات وتحديد كيفية تأثير الأنشطة البشرية على وجه التحديد على مستويات الكربون في المحيطات، بما في ذلك ضمن أعلى 200 متر".

وتسمح الطريقة أيضا بتحديد التغييرات في محتوى الكربون في المحيطات على مدى فترات زمنية أقصر بكثير من ذي قبل، مما يسمح بوضع ميزانية أكثر دقة، عادة، تم افتراض أن تراكم الكربون في أعماق المحيط ثابت نسبيا ويمكن تقديره من القياسات التي يتم إجراؤها كل 10 سنوات أو نحو ذلك.

ومع ذلك، فإن الكربون البشري المنشأ لا يتزايد دائما بمعدل ثابت، وتظهر النتائج أنه في عام 2000، تغير معدل تراكم الكربون البشري المنشأ الذي يقل عن 1000 متر فجأة من معدل منخفض إلى معدل أعلى يطابق المياه أعلاه، وهذا يشير إلى تباين منخفض التردد لم تتم مناقشته من قبل.

وتقول بوتيلر: "كل طبقة عمق في شمال غرب المحيط الأطلسي لديها الآن صورة مفصلة للتغيرات الشهرية للكربون البشري المنشأ على مدى العقود الثلاثة الماضية، وأدى ذلك إلى تحسين مراقبتنا لميزانية الكربون، وتتزايد حاليا جميع طبقات العمق في هذه المنطقة بمعدل مماثل، وأدى هذا النهج الجديد أيضا إلى تقليل مستويات عدم اليقين عند مقارنتها بالطرق الشائعة الأخرى في هذا المجال".