استخدام الذكاء الاصطناعي للتنبؤ بكيفية تغير مدى ملاءمة الأراضي الزراعية بحلول 2050

استخدم فريق بحث من Skoltech ومعهد الجغرافيا التابع لأكاديمية العلوم الروسية وغيرها من المنظمات البحثية الرائدة، كمية كبيرة من البيانات المفتوحة والذكاء الاصطناعي لتحليل كيف يمكن أن تتغير ملاءمة الأراضي الزراعية خلال 25 عامًا.

وخلصوا إلى أن عدد الأراضي الزراعية سيزداد في المناطق الشمالية.

تم نشر الدراسة في IEEE Access، وتضمنت منهجية البحث ثلاث مراحل:

جمع البيانات ومعالجتها مسبقًا، وتدريب نموذج التعلم الآلي ، وتقييم النتائج من خلال التنبؤ بتوزيع الأراضي الزراعية بناءً على نماذج مناخية مختلفة وسيناريوهات المسارات الاجتماعية والاقتصادية المشتركة.

وركزت الدراسة على مناطق أوروبا الشرقية وشمال آسيا.

قال فاليري شيفتشينكو، المؤلف الأول للعمل، وهو مهندس أبحاث في مركز الذكاء الاصطناعي التطبيقي في سكولتيك، “البيانات التي نستخدمها في عملنا مفتوحة، ويمكن للجميع استخدامها: ERA5 هي بيانات تحليل المناخ للمركز الأوروبي للتنبؤ بالطقس، وهي مزيج من القياسات الحقيقية من محطات الأرصاد الجوية والنماذج التي تساعد في الحصول على شبكة مشتركة مكونة من 30 × 30 كيلومترًا مربعًا حول العالم، ويمكن الحصول عليها من عام 1950 حتى يومنا هذا، وتهدف البيانات الأخرى، نماذج CMIP، إلى التنبؤ بتغير المناخ حتى عام 2100، وهي نماذج مناخية يتم إعدادها في معاهد مختلفة حول العالم، بما في ذلك في روسيا”.

ثلاثة سيناريوهات مختلفة لتغير المناخ

نظرًا لأن نماذج CMIP لها دقة مختلفة لعوامل مناخية مختلفة (درجة حرارة الهواء وسرعة الرياح وغيرها)، فقد حصل الباحثون على ثلاث مجموعات من البيانات وقاموا بتحليلها لثلاثة سيناريوهات مختلفة لتغير المناخ: مستقبل طاقة خضراء مستدام ومنخفض الانبعاثات، و”مستقبل أعمال” “المسار المعتاد” مع انبعاثات معتدلة، وسيناريو الاعتماد الكبير على الوقود الأحفوري مع زيادة كبيرة في انبعاثات غازات الدفيئة.

ولإجراء دراسة شاملة لظروف ري الأراضي الصالحة للزراعة، قام الفريق بدمج بيانات تحليل دعم الأمن الغذائي العالمي بدقة 1 كم × 1 كم.

وتابع فاليري شيفتشينكو: لقد حصلنا على نموذج يتنبأ بدقة جيدة بما هو موجود الآن، واستخدمنا هذا النموذج للتنبؤ بما سيحدث في عام 2050 باستخدام البيانات التي تم جمعها من نماذج CMIP.

لا يمكننا أن نقول أن هذا سيكون هو الحال بنسبة 100٪، لأنه من المهم “يجب أن نأخذ في الاعتبار العديد من العوامل هنا – على سبيل المثال، نوع الأرض وتآكل التربة، ولا يمكننا التنبؤ بالاتجاهات إلا اعتمادًا على سيناريوهات مختلفة لتطور المناخ وجذب انتباه الناس إلى تطوير استراتيجيات للمستقبل اليوم”.

ويخلص المؤلفون إلى أنه خلال 25 عامًا، ستزداد مساحة الأراضي الصالحة للزراعة، لكنها ستنتقل نحو الشمال، وقد تحتاج بعض المناطق الزراعية المستغلة حاليًا إلى زيادة الري، مما يشكل مخاطر محتملة.

ويؤكد المؤلفون أن النتائج التي توصلوا إليها تتماشى مع توصيات الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ وتكملها، والتي تسلط الضوء على أهمية التقييمات الإقليمية التفصيلية للتكيف مع تقلب المناخ وضمان الإمدادات الغذائية.