Томские исследователи из Института оптики атмосферы им. В. Е. Зуева СО РАН разработали инновационные алгоритмы. Эти программы, основанные на нейронных сетях, открывают новые возможности для точного дистанционного анализа концентраций парниковых газов с космических аппаратов.
"С каждым годом проблемы Арктики, глобальное потепление и рост концентрации парниковых газов в атмосфере приобретают всё большее значение, — отмечает кандидат технических наук Александр Суханов, старший научный сотрудник лаборатории лидарных методов ИОА СО РАН. — Чтобы строить точные климатические прогнозы, критически важно быстро и точно фиксировать уровень газов, отслеживать динамику, находить их источники и поглотители. Именно поэтому во всем мире ведутся активные разработки методов глобального мониторинга атмосферы".
Сейчас основной подход к измерению концентраций парниковых газов, по словам учёного, связан с пассивными методами. Они основываются на приборах, улавливающих отражённое земной поверхностью солнечное излучение. Так работает, например, орбитальная углеродная обсерватория NASA. Однако эти технологии имеют ограничения: измерения возможны только днём и затруднены в полярных областях, чему исследователи Арктики всегда придают особое значение.
Более перспективным признано использование активных систем, оснащённых собственными излучателями. Специалисты ИОА СО РАН представили передовой метод. Он использует нейронные сети для обработки лидарных сигналов, отражённых от Земли, что позволяет точно восстанавливать данные о концентрациях газов. Благодаря лидарам, работающим с орбиты высотой 400–800 км, можно измерять параметры парниковых газов по всей толще атмосферы.
Учёным из Томска удалось достичь значительного прогресса. Они разработали технологию расчёта высотных профилей концентрации углекислого газа и метана с исключительной точностью. Александр Суханов связывает этот успех с бурным развитием нейросетевых технологий. Это позволило задействовать искусственный интеллект для сложнейших задач экологического мониторинга. При реализации проекта активно использовались компетенции других лабораторий института, обладающих уникальным опытом в расчёте молекулярных линий поглощения газов и создании специализированных информационных систем.
Знаковым шагом для ИОА СО РАН станет предстоящее участие в международном проекте MERLIN, нацеленном на глобальное картографирование концентраций метана в атмосфере Земли с помощью космических платформ.
