Anchura de los anillos de los árboles predicha por el aprendizaje automático

Jun 17, 2023

Los anillos de los árboles son libros de registro del crecimiento anual, y el ancho de cada anillo se correlaciona con las condiciones ambientales de ese año. En un nuevo estudio, Lee y Dannenberg utilizan el aprendizaje automático para demostrar que el ancho del anillo está bien correlacionado con los tipos de masas de aire que experimentó un árbol durante el último año.

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Anteriormente, los científicos vincularon la variabilidad de los anillos de los árboles con elementos climáticos discretos como la temperatura, la precipitación y la sequía. Sin embargo, el clima no se experimenta como elementos individuales, sino como un conjunto de todos los diferentes componentes que actúan juntos. La experiencia integrada del clima se puede caracterizar como una masa de aire: cuerpos atmosféricos de miles de kilómetros de tamaño.

En el nuevo estudio, los autores recopilaron registros de anillos de árboles para 130 especies en 904 sitios de observación en el hemisferio norte. También extrajeron datos meteorológicos sobre las masas de aire en cada sitio y en cada día que se remontan a 1979 utilizando un conjunto de datos disponible públicamente llamado clasificación de tipificación meteorológica cuadriculada. Este sistema clasifica el clima en 11 tipos basados ​​principalmente en la temperatura y la humedad.

Luego, utilizando redes neuronales artificiales, los investigadores correlacionaron el ancho de un anillo de árbol con la cantidad de días que el árbol experimentó cada clase diferente de masa de aire durante los 12 meses anteriores. A modo de comparación, utilizaron el mismo enfoque de aprendizaje automático utilizando datos tradicionales de temperatura y precipitación.

El enfoque de masa de aire superó al tradicional para el 66% de las especies de árboles. Ese porcentaje subió al 83% entre las especies con más registros disponibles. El análisis de los investigadores reveló que las masas de aire húmedo y frío estaban más correlacionadas con un crecimiento significativo de los árboles, mientras que las masas de aire seco y cálido predecían más un crecimiento deficiente.

Los investigadores usaron el modelo para deducir cómo las condiciones climáticas pasadas afectan el crecimiento de los árboles, pero notaron que la direccionalidad podría invertirse: el registro de anillos de árboles se extiende a casi 14,000 años y podría usarse para clasificar masas de aire antiguas.

Los hallazgos podrían usarse incluso para mirar hacia el futuro. Al caracterizar las masas de aire actuales y pronosticar las futuras, el modelo podría medir el estrés de las plantas, el riesgo de mortalidad y la vulnerabilidad a los incendios forestales para el próximo año. (Revista de Investigación Geofísica: Biogeociencias, https://doi.org/10.1029/2022JG007064, 2023)

—Morgan Rehnberg (@MorganRehnberg), escritor científico