Отвъд дървесната покривка: картографиране на горските типове по света

Нова карта с разделителна способност 10 метра показва кои гори в света са естествени, засадени или използвани за земеделие и как се променят с времето

Опазването на горите на планетата започва с един прост въпрос: към какъв тип гора се отнасяме? Погледнати от космоса, стара девствена дъждовна гора, евкалиптова плантация и плантация с маслени палми могат да изглеждат като едно и също зелено пространство. Но те съдържат много различни количества въглерод и биоразнообразие. Разграничаването им и проследяването на промените във всяко пространство с течение на времето показват къде опазването дава резултат и къде естествените гори се превръщат в плантации и земеделски площи.

Днес Google DeepMind и Google Research, заедно със Световния институт за ресурси (WRI) и Международния институт за приложен системен анализ (IIASA), представят Forest Typology (ForTy) 2020 — глобална карта, която категоризира всяко пространство с размер 10 на 10 метра на Земята в шест различни типа гори и земеползване, представляваща ключова базова линия за регламента на ЕС относно обезлесяването. Заедно с нея споделяме и ранна времева поредица, която проследява как тези гори са се променяли всяка година от 2017 до 2025 г., включително къде естествените гори са били заменени от плантации или земеделски площи. За първи път потребителите могат да видят в световен мащаб, с детайлност от 10 метра и година по година, не само къде е изчезнала гора, но и какво я е заменило: дървесна плантация, ферма за дървесни култури или друга земя.

Защо „дървесната покривка“ не е достатъчна

Всички гори съхраняват въглерод и заедно те са дом на повечето сухоземни растителни и животински видове в света. Но екологичната стойност на една гора зависи и от нейната история: първичната гора, която никога не е била изсичана, съдържа много повече въглерод и биоразнообразие от едновидова дървесна плантация, която се добива на всеки десет или двадесет години.

Повечето глобални карти само показват дали има дървета. Това е предизвикателство за онези, които се опитват да защитят естествените гори. Регламентът на Европейския съюз относно продуктите, несвързани с обезлесяване (EUDR), например изисква продукти като кафе, какао или палмово масло да не произхождат от земя, която е била гора през 2020 г. и оттогава е превърната в земеделска площ. По същия начин дървесните продукти, например мебелите, също трябва да са свободни от деградация на горите: те не могат да произхождат от първични гори, които впоследствие са превърнати в плантационни или засадени гори, нито от естествено възстановяващи се гори, които впоследствие са превърнати в плантационни гори. В резултат на това компаниите и регулаторите трябва да знаят не само къде има дървета, но и какъв тип гора образуват те (първична или възстановяваща се, засадена или плантационна, гора или земеделска площ) и какво замества тази гора след добив.

Миналата година съвместно представихме Естествените гори по света през 2020 г. — глобална карта с разделителна способност 10 метра, която разграничава естествените гори от всички останали дървесни покривки. Тя даде отправна точка, която да помогне на компаниите и регулаторите да прилагат Регламента на ЕС относно обезлесяването, както и да подкрепи производителите на суровини при изпълнението на ангажиментите им да не превръщат естествени гори в други територии. Тази карта отговаряше на един въпрос за всяко земно пространство: било ли е то естествена гора през 2020 г., или не? ForTy отива по-далеч, като показва какъв тип гора има там — от първична гора до дървесна плантация и дървесни култури — и с новата времева поредица показва как това се променя всяка година.

Как ForTy класифицира горите в света

По-конкретно, ForTy разделя земята на шест категории въз основа на определенията на Продоволствената и земеделска организация на ООН (FAO):

1. Първична гора: местна гора без видими признаци на човешка намеса.
2. Естествено възстановяваща се гора: гора, която се е възстановила сама, например след сеч или пожар.
3. Засадена гора: гора, засадена или засята от хората и управлявана в продължение на дълги цикли.
4. Плантационна гора: бързорастящи, интензивно управлявани дървесни насаждения, често от един вид.
5. Дървесни култури и агролесовъдство: земеделски площи, на които се отглеждат продукти, различни от дървесина, като маслени палми, каучук, какао или плодове.
6. Други земи: всичко останало — от пасища и обработваеми земи до градове и водни площи.

Обучението на модела ForTy беше предизвикателство, тъй като тези категории зависят отчасти от начина, по който се използва земята, а не само от нейния външен вид. За да научим модела да ги разграничава, създадохме широкомащабна колекция от примери за типове гори с около 1,7 милиона обозначени местоположения, извлечени от експертни проучвания, национални и регионални набори от данни и целенасочени анализи на места, където моделът изпитваше затруднения. Моделът използва специално разработена архитектура, предназначена за предизвикателствата на данните от дистанционното наблюдение, и като ключов вход използва вгражданията AlphaEarth Foundations — компактни обобщения на данни от сателитни наблюдения за всяка година за всеки пиксел с размер 10 метра, така че да може да разпознава фини признаци като модели на засаждане, цикли на растеж и ритъм на добив.

Проверка на картата

Една карта е полезна само ако хората могат да ѝ се доверят. Затова заедно с IIASA и WRI проверихме ForTy спрямо повече от 9000 произволно избрани места по света. На всяко място двама обучени експерти проучиха изображения с висока разделителна способност и сателитни записи от няколко години, за да определят какъв тип земя действително се намира там. ForTy определи правилния тип гора в 90% от случаите, а разграничи горите от незалесените земи в 95% от случаите, надминавайки други глобални карти на горите.

Освен точността знаем, че глобалното опазване не е универсално решение. Вместо да дава отговор „да“ или „не“ за конкретно земно пространство, ForTy предоставя оценка на вероятността за всеки клас, което позволява на потребителите да адаптират класификацията към регионалния контекст и специфичните за приложението компромиси по отношение на точността. Например компания, оценяваща риска от обезлесяване съгласно EUDR, може да определи строг праг и да приема само пиксели, за които моделът е силно уверен, за да избегне регулаторни рискове. Междувременно изследовател, който изчислява общата площ на горите, може да използва целия спектър от вероятности, за да получи по-пълна картина на потенциалния ландшафт.

От единична снимка във времето към история на промените

Картата за една година е полезна базова линия, но горите се променят. Нашата нова времева поредица в ранен етап на публикуване прилага подобен подход към всяка година от 2017 до 2025 г. Тя показва не само къде горите изчезват и къде се възстановяват, но и какъв тип промяна е настъпила: например естествена гора е превърната в дървесна плантация или изоставена земя бавно се възстановява в гора.

Това разграничение е важно, защото някои от най-съществените промени трудно се виждат от космоса. Когато естествена гора бъде изсечена и засадена отново като плантация, земята скоро отново изглежда зелена, така че стандартните карти на дървесната покривка може да не уловят промяната. Времевата поредица на ForTy прави тези скрити промени видими — както загубите, така и възстановяванията.

Какво следва

Картата Forest Typology 2020 [описана в Scientific Data] и новата времева поредица вече са свободно достъпни в Google Earth Engine под отворен лиценз. Надяваме се правителства, компании, природозащитни организации и учени да ги използват, за да помогнат за изграждането на вериги за доставки без обезлесяване, да насочват финансирането за горите там, където е най-необходимо, и да защитават естествените гори, които са от най-голямо значение. През следващите месеци ще продължим да подобряваме времевата поредица заедно с нашите партньори и потребители и бихме искали да чуем как я използвате. ForTy е част от нашето портфолио от изследвания в областта на изкуствения интелект за природата, което включва картографиране на причините за загубата на гори, прогнозиране на риска от обезлесяване, моделиране на глобалното разпространение на видовете и наблюдение на биоразнообразието на терен. FortTy е и най-новото допълнение към Google Earth AI — колекцията на Google от геопространствени модели и набори от данни, предназначени да помогнат за справяне с най-критичните екологични предизвикателства на планетата.

Благодарности

Тази работа е разработена съвместно от Google DeepMind и Google Research, със Световния институт за ресурси и Международния институт за приложен системен анализ. Бихме искали да благодарим на нашите съавтори Антон Райчук, Питър Потапов, Мирослава Лесив, Матю Овърлан, Мелани Рей, Равиндран Раджакумар, Микеланджело Консерва, Радост Станимирова, Мишел Симс, Сара Картър, Елизабет Голдман, Ючанг Дзян, Линус Шайбенрайф, Ивелина Георгиева, Мария Шчепашченко, Щефен Фриц, Никълъс Клинтън, Дан Морис и Дрю Първс, както и на доверените тестери, които помогнаха за подобряването на картата.