Оценки годовых потоков углекислого газа из почвы еловых лесов карбонового полигона «Урал-Карбон» по неполным временны́м рядам с применением классических регрессионных подходов и машинного обучения

Годовой поток углекислого газа из почв различных биомов играет ключевую роль в создании глобальных климатических моделей и при анализе циклов углерода в наземных экосистемах. Тем не менее существуют значительные пробелы в подобных исследованиях регионального масштаба. Из-за высокой трудоемкости получения ежедневных показателей почвенного дыхания используются различные методы моделирования. В данной работе на основе 2760 измерений дыхания почвы в еловых лесах карбонового полигона «Урал-Карбон» (Средний Урал), выполненных осенью 2021 г. и с апреля по октябрь 2022 г., с применением классических регрессионных подходов и машинного обучения были оценены годовые показатели дыхания почвы. Мы также исследовали зависимость результатов от сложности модели (числа предикторов) и используемых методов (экстраполяции моделью случайного леса и комбинированными подходами для оценки зимних потоков CO₂). «Упрощенная» модель с 7 предикторами показала лишь незначительное снижение точности по сравнению с полной моделью с 21 предиктором (R² = 0.89, MSE = 0.31 против R² = 0.92, MSE = 0.22). Предикторы, основанные на дистанционном зондировании, оказались более значимыми для точности модели, чем данные, полученные в полевых условиях. Хотя первоначальные результаты разных подходов различались, добавление значений зимнего дыхания, взятых из литературы, в модель случайного леса и усреднения значения комбинированных подходов позволило добиться схожих величин годового дыхания почвы: 830.3 ± 6.4 и 851.6 ± 8.0 г C/м² · год соответственно.