Globale kaart van boomhoogten

De hoogte van de bomen geeft veel informatie over de structuur en toestand van loof- en tropische bossen. Wetenschappers zijn er nu in geslaagd om ’s werelds eerste vegetatie-hoogtekaart met hoge resolutie te maken op basis van satellietbeelden met behulp van een kunstmatig neuraal netwerk. De kaart kan cruciale aanwijzingen opleveren voor de bestrijding van klimaatverandering en het uitsterven van soorten.

Het initiatief van de Verenigde Naties (VN) heeft als doel om tegen 2030 zoveel mogelijk beschadigde ecosystemen te herstellen en verdere vernietiging te voorkomen. Voor dergelijke projecten hebben actoren echter nauwkeurige datasets nodig over de toestand van ecosystemen, zoals metingen en kaarten van planten- en boompopulaties. Om hiermee om te gaan, moeten enorme hoeveelheden milieugegevens worden weergegeven en geïnterpreteerd – een taak die voor mensen bijna onmogelijk zou zijn, maar zeer geschikt voor kunstmatige intelligentie.

Training satellietbeelden

Om deze reden hebben Nico Lang van de Technische Universiteit van Zürich (ETH) en collega’s een machine-learning-algoritme ontwikkeld dat in staat is om automatisch grootschalige milieugegevens te analyseren. Het algoritme is gebaseerd op een neuraal netwerk dat de hoogte van bomen kan afleiden uit satellietbeelden. Om dit mogelijk te maken trainde Lange de computer vooraf met miljoenen beelden, die aangaven welk satellietbeeld de hoogte van de boom weergaf. Na deze trainingsfase heeft het neurale netwerk zich zo vastgemaakt dat het zelf de nieuwe satellietbeelden kan associëren met de juiste boomhoogte – het heeft de taak aangeleerd.

Beelden van ESA’s Copernicus Sentinel-2-satellieten dienden als input voor de training van het netwerk. Deze satellieten leggen elke vijf dagen elke locatie op aarde vast met een resolutie van 10 x 10 meter per pixel. Dit zijn de beste afbeeldingen die momenteel beschikbaar zijn voor het publiek. Informatie over de boomhoogte, die ook nodig was om het netwerk te trainen, werd willekeurig geselecteerd in verschillende regio’s van de wereld door de NASA Jedi-missie. Volgens Lang is het cruciale voordeel dat de computer tijdens het trainingsproces in contact komt met verschillende soorten planten – of het nu de sparrenbossen van Noord-Europa zijn of de kapokbomen van Zuid-Amerika.

READ  Waarom zijn orkanen zoals Zainab gevaarlijk?

Informatie over de status en veranderingen in bossen

Dankzij deze training konden de onderzoekers hun algoritme gebruiken om een ​​globale kaart van boomhoogten te maken op basis van gegevens van meer dan 250.000 satellietbeelden. Bijzonder opmerkelijk is de resolutie van tien bij tien meter: kaartgebruikers kunnen op elk stuk bos op de grond inzoomen om de hoogte van de bomen af ​​te lezen. Volgens Konrad Schindler van ETH Zürich zijn de mogelijkheden die uit deze informatie voortvloeien verstrekkend: “Ongeveer 95 procent van de biomassa in een bos zit in het hout, niet in de bladeren. Daarom is biomassa nauw verwant aan de hoogte.”

Boomhoogte geeft dus ook informatie over hoeveel koolstof kan worden opgeslagen – en dus over het belang van bossen in het klimaatsysteem. Samen met de zogenaamde verhoogde koolstofvoorraadbenadering, die bossen rangschikt op koolstofopslag en biodiversiteit, is de vegetatiehoogtekaart een belangrijke basis voor het in stand houden en verbeteren van ecosystemen. De gegevens zijn in dit opzicht echter slechts gedeeltelijk bemoedigend: volgens de berekeningen van het onderzoeksteam heeft slechts vijf procent van het landoppervlak van de aarde bomen van meer dan 30 meter hoog. Hiervan bevindt slechts 34 procent zich in beschermde gebieden.

Wereldkaart van boomhoogten. © EcoVision Lab

Hoe verandert het bos?

Zo kan de kaart ook interessant zijn voor overheden, administraties en milieuorganisaties: “Dankzij Sentinel-2 kunnen we de vegetatiehoogten elke vijf dagen opnieuw berekenen en hebben we dus een monitoringsysteem om de ontbossing te monitoren”, zegt Nico Lang. De schade veroorzaakt door bosbranden kan ook beter worden ingeschat met behulp van de bijgewerkte boomhoogtekaart. De kaart biedt ook interessant inzicht in de verschillende bosstructuren: “We hebben echt interessante patronen kunnen detecteren”, zegt Schindler. “In de Rockies worden bijvoorbeeld bossen geplant op vaste pleinen en vormen regenwouden ook interessante structuren die niet toevallig kunnen zijn.” Nu kunnen ecologen patronen en gegevens interpreteren die wereldwijd zijn vastgelegd.

READ  Novavax-vaccin is vanaf 21 februari beschikbaar - wetenschap

Bron: Zwitsers Federaal Instituut voor Technologie Zürich (ETH Zürich); interactieve kaart Wereldwijde parachutehoogte 2020

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *