Forscher verwenden KI, um prioritäre Bereiche für Maßnahmen zur Bekämpfung der Entwaldung im Amazonas zu definieren

Mithilfe einer auf Satellitenbildern und künstlicher Intelligenz basierenden Methode haben brasilianische Forscher gezeigt, dass das vorrangige Gebiet für Maßnahmen zur Bekämpfung der illegalen Entwaldung 27,8 % weniger Fläche umfassen könnte als die 11 Gemeinden, die von der Bundesregierung im Rahmen der aktuellen Strategie, bekannt als Amazonas-Plan, überwacht werden 2021/2022. Diese Überwachung ignoriert neue Entwaldungsgrenzen außerhalb der Zielgebiete.

Laut einem Artikel der Forscher, der im Juni in veröffentlicht wurde Erhaltung Briefe, Gebiete des Amazonas, die als hohe Priorität für die höchsten Entwaldungsraten eingestuft wurden, beliefen sich in diesem Jahr auf insgesamt 414.603 Quadratkilometer (km2), während die Gesamtfläche des Plans für die 11 Gemeinden 574.724 km2 beträgt. Mit anderen Worten, die zu überwachende Fläche könnte um 160.000 km2 reduziert werden, was ungefähr der Größe von Suriname entspricht.

Während die von den Forschern identifizierten Entwaldungs-Hotspots 66 % der durchschnittlichen jährlichen Entwaldungsrate ausmachten, machten die 11 Gemeinden, auf die der Plan abzielt, 37 % der Entwaldungsrate der letzten drei Jahre (2019-21) aus.

In dem Artikel kommen Wissenschaftler, die dem brasilianischen National Space Research Institute (INPE) und Universitäten in den Vereinigten Staaten angehören, zu dem Schluss, dass die vorgeschlagene Methode der Überwachung und Strafverfolgung einen stärkeren Fokus geben würde. Darüber hinaus betonen sie, dass es neue Entwaldungsgrenzen außerhalb des vorrangigen Gebiets aufzeigt und daher nicht vom offiziellen Überwachungsplan abgedeckt wird.

„Mit diesem neuen Ansatz kamen wir zu dem Schluss, dass die Priorisierung von Gebieten mit höheren Entwaldungsraten effektiver wäre, als die Überwachung auf bestimmte Gemeinden zu beschränken. Dies ist eine wichtige Erkenntnis, da die für die Strafverfolgung zuständigen Behörden in diesem Fall, hauptsächlich IBAMA und ICMBio, haben ihre Budgets und Personal ständig gekürzt. Einige dieser Abholzungs-Hotspots befinden sich in den 11 Gemeinden, andere befinden sich in der Nähe und stellen neue Grenzen dar“, sagte Guilherme Augusto Verola Mataveli, korrespondierender Autor des Artikels, gegenüber Agência FAPESP. Mataveli ist Forscher in der Abteilung für Erdbeobachtung und Geoinformatik des INPE.

Der National Council for Legal Amazonia (CNAL), der den Amazonas-Plan 2021/2022 überwacht, antwortete wie folgt auf die Bitte der Agência FAPESP um Stellungnahme: „Das Ziel [of the plan] war es, sich darauf zu konzentrieren, wo das Auftreten illegaler Umweltaktivitäten den größten Einfluss auf die Ergebnisse des brasilianischen Umweltmanagements hatte, ohne den Handlungsbedarf in anderen Bereichen von Legal Amazonia zu vernachlässigen.“

Legal Amazonia ist ein Gebiet von mehr als 5 Millionen km2, das die Bundesstaaten Acre, Amapá, Amazonas, Maranhão, Mato Grosso, Pará, Rondônia, Roraima und Tocantins umfasst. Es wurde durch Bundesgesetze aus dem Jahr 1953 geschaffen, um eine besondere Schutz- und Entwicklungspolitik für das Gebiet zu fördern.

Laut CNAL „wurden die 11 Gemeinden ausgewählt, weil sie die größte abgeholzte Fläche und das höchste Auftreten von Bränden aufwiesen, mit der Möglichkeit, andere einzubeziehen, die vom Center for Management and Operations of the Amazon Protection System kartiert werden [Censipam].“

Der Rat stellte auch fest, dass das INPE eine der „führenden Institutionen im Prozess der Auswahl von Prioritäten“ sei und dass die Wissenschaftler, die die Forschung durchgeführt hätten, „bei Gelegenheit einen institutionellen Beitrag leisten könnten“.

„CNAL arbeitet immer mit offiziellen Informationen, die von offiziellen Regierungsstellen verwaltet, verarbeitet und analysiert werden“, heißt es in der Erklärung.

Fortschritte in der Datenverarbeitung

Die Autoren des Artikels stellen fest, dass die Entwaldung in den 11 Gemeinden, auf die der Plan abzielt, in den letzten Jahren erheblich war und dass dies ein Grund für die Überwachung ist, aber nicht ausreicht, um nur diese Gebiete zu priorisieren, die wie folgt sind: São Félix do Xingu, Altamira, Novo Progresso, Pacajá, Portel, Itaituba und Rurópolis (Pará); Apuí und Lábrea (Amazonas); Colniza (Mato Grosso); und Porto Velho (Rondônia).

Sie stellen auch fest, dass trotz der Konzentration auf diese Gebiete zu Überwachungs- und Strafverfolgungszwecken die Entwaldung zwischen Februar und April 2021 um 105 % zugenommen hat, verglichen mit dem Durchschnitt des gleichen Zeitraums zwischen 2017 und 2021. DETER, Brasiliens offizielles Entwaldungswarnprogramm, wies darauf hin 524,89 km2 neue Abholzungsflächen in diesen Gebieten.

„Die Studie bestätigt die Bedeutung des INPE, das seit 60 Jahren herausragende Forscher ausbildet und Wissenschaft und Technologie aus Satellitendaten für die Gesellschaft und die nationale Entwicklung produziert. Die Fortschritte in der Datenverarbeitung verkörpern sich in der Nutzung künstlicher Intelligenz für die Planung von Kampfmaßnahmen Entwaldung sind entscheidend, um die Umweltprobleme des Landes zu mildern und einen nationalen Plan für nachhaltige Entwicklung zu erstellen“, sagte Luiz Aragão, letzter Autor des Artikels. Aragão leitet die Erdbeobachtungs- und Geoinformatikabteilung des INPE,

Schwerpunktbereiche

Zu den Datenquellen für die Studie gehörte der Legal Amazonia Deforestation Satellite Monitoring Service (PRODES) des INPE, der die jährlichen Entwaldungsstatistiken erstellt, die von der brasilianischen Regierung zur Formulierung der öffentlichen Politik für die Region verwendet werden. PRODES konzentriert sich auf Cut-and-Burn-Raten und verwendet seit 1988 dieselbe Methodik.

Laut dem jüngsten Bericht beliefen sich die in der Region abgeholzten Flächen zwischen August 2020 und Juli 2021 auf insgesamt 13.235 km2. Dies war ein Anstieg von 22 % gegenüber dem Vorjahr, der größte seit 2006.

„Die Idee für den Artikel entstand im Februar 2021, als der Amazon Plan 2021/2022 angekündigt wurde“, sagte Mataveli. „Die Entwaldung in den 11 Gemeinden soll 70 % der gesamten im Amazonasgebiet festgestellten Entwaldung ausmachen, aber die PRODES-Zahl war anders. Als wir das Modell verbesserten, fanden wir, dass es ein nützliches Instrument ist, um die Überwachung und Strafverfolgung effektiver zu fokussieren .“

Um die Schwerpunktgebiete festzulegen, definierten die Forscher zunächst sogenannte Gitterzellen mit einer Größe von 25 km mal 25 km, die regelmäßig über den Amazonas verteilt waren. Unter Verwendung des maschinellen Lernalgorithmus von Random Forest zur Vorhersage von Entwaldungs-Hotspots im folgenden Jahr auf der Grundlage von Sätzen multivariater Regressionen ordneten sie jede Zelle einer Klasse mit hoher, mittlerer oder niedriger Priorität zu. Dem Artikel zufolge identifizierte die Methode einen größeren Anteil der von Abholzung bedrohten Gebiete in Bezug auf die Gesamtgröße und öffentliche Grundstücke, auf denen das Abholzen von Bäumen illegal ist.

Das Modell berücksichtigte fünf Prädiktoren: Entwaldung in den Vorjahren, Entfernung zu Rasterzellen mit hoher kumulativer Entwaldung in den Vorjahren, Entfernung zu Infrastrukturen wie Straßen und Wasserstraßen, geschützte Gesamtfläche in Rasterzellen und die Anzahl aktiver Brände.

Die drei Prioritätsklassen basierten auf der prognostizierten Entwaldung, wobei Werte unterhalb des 70. Perzentils als niedrig, Werte zwischen dem 70. und 90. Perzentil als mittel und Werte über dem 90. Perzentil als hoch eingestuft wurden. Die als hoch eingestuften Rasterzellen wurden zur Kartierung von Vorranggebieten für das Jahr 2022 von insgesamt 414.603 km2 verwendet.

Die Autoren stellen auch fest, dass ihre Methode Aktionen in Grenzgebieten der 11 prioritären Gemeinden, in denen Entwaldungsaktivitäten konzentriert sind, priorisiert, andere Gebiete mit zunehmender Entwaldung erfasst, die nicht vom Plan überwacht werden, Prioritäten auf der Grundlage des im Vorjahr gerodeten Landes festlegt und dies nicht tut von geopolitischen Grenzen wie Kommunen abhängen.

„Die Priorisierung dieser 11 Gemeinden wird Brasilien nicht ausreichen, um seine internationalen Verpflichtungen zu erfüllen, einschließlich der auf der COP-26 angekündigten Zusage, die illegale Entwaldung bis 2028 auf Null zu reduzieren [the 2021 UN Climate Change Conference]“, sagte Mataveli. „Darüber hinaus zielt der Plan darauf ab, die Entwaldung um 8.719 km2 pro Jahr zu reduzieren, aber ein Dekret von 2018 legte ein weitaus niedrigeres Ziel von 3.925 km2 pro Jahr nach 2020 fest.“

Dies war ein Verweis auf das Dekret 9578 (2018), das die nationale Klimaschutzpolitik konsolidierte und das Ziel festlegte, die Entwaldung im Amazonas um 80 % im Vergleich zum Durchschnitt von 1996-2005 zu reduzieren. Dies ist eine der Maßnahmen, zu denen sich Brasilien verpflichtet hat, um die Treibhausgasemissionen einzudämmen.

Neben seiner Verpflichtung zur Null-Entwaldung im Jahr 2028 kündigte Brasilien auf der COP-26 auch an, die Treibhausgasemissionen bis 2030 gegenüber dem Niveau von 2005 zu halbieren und bis 2050 Klimaneutralität zu erreichen. Diesen Versprechungen steht die zunehmende Entwaldung im Amazonas gegenüber: etwa 11 % der Treibhausgasemissionen sind auf Misswirtschaft bei der Wald- und Landnutzung, einschließlich Abholzung und Feuer, zurückzuführen.

Als der Amazonas-Plan 2021/2022 angekündigt wurde, kritisierten Experten die darin gesetzten Ziele als unzureichend, da sie auf der durchschnittlichen Entwaldungsrate für den Zeitraum 2016-20 basierten, die bereits 35% höher war als der Durchschnitt der vorangegangenen zehn Jahre.

Aufforderung zu ergänzenden Maßnahmen

Der Artikel plädiert für eine Reihe ergänzender Maßnahmen zur Bekämpfung der Entwaldung zusätzlich zu direkten Methoden zur Festlegung öffentlicher politischer Ziele. Dazu gehören Umwelterziehung und Sensibilisierung, Identifizierung und Rechenschaftspflicht von Akteuren, die gegen Umweltschutzgesetze verstoßen und von illegaler Entwaldung profitieren, Anreize für Projekte, die in die grüne Wirtschaft und die Erhaltung des Bestandswaldes investieren, und die Regulierung von öffentlichem und indigenem Landbesitz.

„Wir haben Open-Source-Code verwendet, um das Modell zu erstellen und Prioritätsbereiche zu definieren“, sagte Mataveli. „Wir sprechen mit der Plattform Terra Brasilis, um diese Bereiche in die Informationen aufzunehmen, die allen zugänglich sind, die darauf zugreifen möchten, damit sie von allen interessierten staatlichen oder kommunalen Regierungen in der Praxis genutzt werden können.“