Океанологи Санкт‑Петербургского государственного университета (СПбГУ) разработали нейросеть, которая по параметрам состава воды оценивает концентрацию углекислого газа в водоёме. Алгоритм уже успешно протестирован на данных, полученных в Балтийском море, сообщается на сайте университета.

В процессе фотосинтеза морские растения поглощают растворённый в воде углекислый газ, а после отмирания способствуют его долгосрочному хранению в глубинных слоях. Это помогает снижать парниковый эффект, поскольку Мировой океан поглощает около 25 % антропогенных выбросов диоксида углерода. Однако избыток углерода приводит к закислению водоёмов, что разрушает кораллы и раковины, а разложение органики снижает уровень кислорода в придонных слоях, создавая «мёртвые зоны».

Балтийское море, будучи мелководным и замкнутым, особенно подвержено этим процессам. Обилие речного стока и слабый водообмен с океаном провоцируют бурное развитие — «цветение» — цианобактерий, которые усиливают поглощение углерода, но также ухудшают качество воды и расширяют области с дефицитом кислорода. Это угрожает экосистеме, делая ее уязвимой к дальнейшим климатическим изменениям.

Для измерения углекислого газа в воде океанологи используют показатель парциального давления (pCO₂) — давление, которое создавал бы газ, если бы он один занимал весь объём. В океанологии этот параметр показывает, насколько вода насыщена CO2 по сравнению с атмосферой.

В СПбГУ проанализировали данные о параметрах среды, влияющих на концентрацию углекислого газа, и построили модель для оценки парциального давления с использованием искусственного интеллекта. Для нейросети использовали показатели освещенности, температуры и солёности водоёма, а также глубину перемешанного слоя, взятые из открытой базы экспедиционных данных SOCAT, а также со спутников. Были созданы карты парциального давления для поверхностного слоя всего Балтийского моря, используя реальные измерения параметров воды. Такие карты позволяют точнее оценить параметр в районах с редкими замерами — например, у берегов заливов или в прибрежных зонах в осенне‑зимний период. Модель даёт реалистичные показатели, подтвержденные спутниковыми и модельными данными.

В исследовании также описаны многолетние и сезонные колебания pCO₂ в Балтийском море, эти результаты согласуются с предыдущими работами, что подтверждает корректность модели.