Uma, duas, três (tree=árvore): como a IA ajudou a encontrar milhões de árvores no Saara

Floresta Do Saahra

 Vista aérea das árvores no Sahel: ‘Onde ninguém esperava encontrar muitas árvores, havia algumas centenas de milhões.’ Fotografia: Cortesia de Martin Brandt

https://www.theguardian.com/environment/2021/jan/15/how-ai-helped-find-millions-of-trees-in-the-sahara-aoe

Os esforços para mapear as árvores da Terra estão crescendo – e podem mudar nossa compreensão da saúde do planeta

Quando uma equipe de cientistas internacionais começou a contar todas as árvores em uma grande faixa do oeste da África usando IA, imagens de satélite e um dos supercomputadores mais poderosos do mundo, suas expectativas eram modestas. Anteriormente, a área era registrada como tendo pouca ou nenhuma cobertura arbórea.

A maior surpresa, diz Martin Brandt, professor assistente de geografia da Universidade de Copenhagen, é que a parte do Saara que o estudo cobriu, cerca de 10%, “onde ninguém esperaria encontrar muitas árvores”, na verdade tinha “bastante algumas centenas de milhões”.

As árvores são cruciais para nossa sobrevivência a longo prazo, pois absorvem e armazenam as emissões de dióxido de carbono que causam o aquecimento global. Mas ainda não sabemos quantas são. Grande parte da Terra é inacessível por causa da guerra, propriedade ou geografia. Agora, cientistas, pesquisadores e ativistas têm uma série de recursos mais sofisticados para monitorar o número de árvores no planeta.

As imagens de satélite se tornaram a maior ferramenta para contar as árvores do mundo, mas embora as áreas florestadas sejam relativamente fáceis de localizar do espaço, as árvores que não estão agrupadas de maneira ordenada em grossos aglomerados verdes são ignoradas. É por isso que as avaliações até agora têm estado, diz Brandt, “extremamente distantes dos números reais. Eles foram baseados em interpolações, estimativas e projeções.”

Vendo a floresta e as árvores: as árvores de sequeiro crescem isoladas sem formar florestas (cores esverdeadas na figura superior), o que as torna invisíveis para os sistemas convencionais de satélite.  Um novo estudo usou novos sensores e inteligência artificial para mapear todas as árvores individuais dentro do retângulo sobre a África Ocidental, mostrando que milhões de árvores crescem em áreas conhecidas como deserto ou pastagem.
 As árvores de sequeiro crescem isoladas sem formar florestas (marcadas em verde, no topo), tornando-as invisíveis aos sistemas convencionais de satélite. Os cientistas usaram novos sensores e IA para mapearem árvores individuais dentro do retângulo sobre a África Ocidental, mostrando que milhões de árvores crescem em áreas de deserto e pastagens.

A tentativa mais recente de uma contagem global de árvores foi em 2015 , quando os pesquisadores, usando uma combinação de dados de satélite e medições de solo, estimaram que havia pouco mais de 3 trilhões. Este foi um aumento dramático em relação à estimativa anterior de 400 bilhões em 2009, baseada apenas em imagens de satélite.

A pesquisa de Brandt e seus colegas na África Ocidental promete uma imagem mais precisa no futuro. Em colaboração com o Goddard Space Flight Center da Nasa, eles puderam usar imagens de satélite do DigitalGlobe, anteriormente disponíveis apenas para entidades comerciais, que tinham resolução alta o suficiente para distinguir árvores individuais e medir o tamanho de suas copas.

Usando o aprendizado profundo de IA e um dos supercomputadores mais poderosos do mundo – Blue Waters na Universidade de Illinois – a equipe foi capaz de contar árvores individuais do espaço pela primeira vez. Eles marcaram manualmente quase 90.000 em uma variedade de terrenos, para que o computador pudesse “aprender” quais formas e sombras indicavam a presença de árvores. Isso permitiu que eles contassem todas as árvores com um tamanho de copa de pelo menos 3 metros quadrados em uma área de 1,3 metros quadrados compreendendo principalmente o Saara, mas também a área semi-árida do Sahel ao longo da borda sul do deserto e uma fatia do zona úmida abaixo disso. No geral, eles detectaram mais de 1,8 bilhão de árvores .

No Saara tendiam a se agrupar em torno de assentamentos humanos. As áreas áridas tinham em média 9,9 árvores por hectare, aumentando para 30,1 nas zonas semi-áridas e 47 na borda sub-úmida mais ao sul da mancha em estudo. Havia apenas 0,7 árvores por hectare em áreas classificadas como “super-áridas”.

“A maioria dos mapas mostra essas áreas como basicamente vazias”, diz Brandt. “Mas elas não estão vazios. Nossa avaliação sugere uma maneira de monitorar árvores fora das florestas em todo o mundo e explorar seu papel na mitigação da degradação, mudança climática e pobreza.”

Manter as contas arbóreas do planeta é a chave para entender o impacto que as árvores têm na saúde do nosso planeta. Se o número de árvores pode ser mapeado, a quantidade de carbono que elas armazenam também pode.

mapa de árvore mundial existente de maior perfil é lançado anualmente pela Global Forest Watch. Lançado pelo World Resources Institute (WRI) em 2014, ele usa dados dos satélites Nasa Landsat (que não têm uma resolução tão alta quanto seus equivalentes comerciais) para manter o controle sobre o que diplomaticamente chama de “perda de cobertura de árvores”.

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Anteriormente, as informações sobre as formas mutáveis ​​das florestas eram coletadas a cada cinco anos ou mais pela Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura, que precisava obter os números da confiança de países individuais. O objetivo do WRI era tornar a avaliação dos dados de desmatamento transparente.

Alertas semanais são gerados para reduções no tamanho da floresta nos trópicos. “O Camboja basicamente disse que não havia desmatamento”, diz Fred Stolle , vice-diretor do programa florestal do WRI, “mas houve muito. A indústria automóvel está cada vez maior e precisamos de pneus. A borracha cresce bem nos trópicos e, portanto, o Camboja tem uma enorme quantidade de desmatamento para plantar novas seringueiras.”

Também surgiram alertas para Gana, onde a destruição de florestas primárias aumentou 60% entre 2017 e 2018 – o maior aumento em qualquer lugar nos trópicos.

No entanto, há um aspecto do mapa WRI que Stolle admite que significa que a imagem está incompleta. Embora os satélites mostrem facilmente onde as árvores foram cortadas, “o crescimento de novas árvores é muito mais difícil de ver. Portanto, embora o Global Forest Watch veja muito desmatamento, não vê muito reflorestamento.”

Plantação de borracha de Chup em Kampong Cham, Camboja.
 Uma plantação de borracha em Kampong Cham, Camboja. Grandes áreas de florestas do país foram derrubadas e substituídas por plantações. Fotografia: Sean Gallagher

Brandt espera que a tecnologia de alta resolução oferecida pelos satélites comerciais se torne amplamente disponível nos próximos anos, ajudando a preencher essa lacuna.

Outra organização que acompanha o desmatamento é a Canopy, uma organização ambiental sem fins lucrativos, fundada em 1999 por sua agora diretora executiva, Nicole Rycroft. Ele rastreia as cadeias de abastecimento das empresas porque, diz Rycroft, “não há necessidade de cortar árvores de 100 anos para fazer caixas de pizza ou camisetas, ou para que as árvores venham de terras habitadas por comunidades indígenas”.

Usando informações de uma variedade de fontes científicas, Canopy empacotou os dados brutos e imagens de satélite em uma ferramenta interativa chamada ForestMapper , para ajudar as empresas a mudarem para cadeias de abastecimento sustentáveis. Eles podem escanear o mapa, que inclui informações sobre densidade de carbono florestal, espécies ameaçadas, perda de árvores até o momento e desmatamento projetado para a próxima década. “Estamos do lado da ciência aplicada”, diz Rycroft, “tornando os dados fáceis de usar”.

Além de destacar cadeias de suprimentos arriscadas, Canopy ajuda os fabricantes a encontrar fontes mais sustentáveis, incluindo fibras recicladas, “para que não possamos simplesmente transferir o problema de um quintal para o de outra pessoa”.

“Trabalhamos com 320 marcas de moda ímpares”, continua Rycroft. “Incluindo caras como H&M, Zara e Uniqlo, até designers de luxo como Stella McCartney. E como você pode imaginar, há uma ampla gama de motivações dentro dessas empresas, mas todas estão comprometidas”.

Sete anos atrás, ela lembra, poucos na indústria sabiam que “200 milhões de árvores estavam desaparecendo em raiom e viscose a cada ano, e algumas delas de habitats de orangotangos e ursos pardos, ecossistemas florestais realmente ricos em carbono”. Agora, ela diz, “52% da produção global de viscose é verificada por nós mesmos como tendo baixo risco de se originar de florestas com alto teor de carbono ou alta biodiversidade. Ainda há 48% da cadeia de abastecimento pela frente, mas em um espaço de tempo relativamente curto, vimos a cadeia de abastecimento global fundamentalmente começando a transformar sua fonte.”

Floresta tropical perto da costa do cabo em Gana.
 A destruição das florestas primárias de Gana aumentou 60% entre 2017 e 2018 – o maior aumento em qualquer lugar nos trópicos. Fotografia: Nicolas De Corte / Alamy

Os pontos de acesso no mapa agora incluem sudeste da Ásia, Indonésia, Vietnã, Laos e Brasil. Trabalhando com ONGs locais e ativistas, Canopy se aprofunda nos detalhes regionais. Algumas plantações de eucalipto na Indonésia, por exemplo, estão crescendo em turfeiras com alto teor de carbono que precisam ser restauradas. “E descobrimos recentemente que o habitat do coala na Austrália foi explorado para a produção de tecidos”, diz Rycroft.

O mesmo escrutínio se aplica a outras cadeias de suprimentos, como papelão. “Quais são as florestas que fornecem os 3 bilhões de árvores que desaparecem em embalagens de alimentos, caixas de pizza ou embalagens que chegam de varejistas on-line à nossa porta? É proveniente de uma plantação gerida de forma sustentável? Existe conteúdo reciclado? Ou está vindo de uma floresta de alto valor de carbono?”

O que é mais difícil de monitorar é o desmatamento ilegal de um vasto e ainda desconhecido número de árvores que existem fora das florestas. A equipe de Brandt está prestes a enviar outro artigo de pesquisa para o qual digitalizaram 10 vezes a área coberta por seu estudo inicial. Assim como as florestas, diz Brandt, as árvores individuais são “valiosas para mitigar as , fornecendo uma variedade de ecossistemas e serviços às pessoas e, até agora, era impossível mapeá-las”.

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Tradução livre, parcial, de Luiz Jacques Saldanha, janeiro de 2021.