„One Forest Summit“: KI und Fernerkundung im Dienste der Forschung für die Erhaltung der Tropenwälde
Der One Forest Summit, der vom Präsidenten der Gabunischen Republik Ali Bongo Ondimba und dem französischen Staatspräsidenten Emmanuel Macron auf der COP27 im November 2022 in Sharm el-Sheikh angekündigt wurde, fand am 1. und 2. März in Libreville, Gabun, statt. Das INRAE leistete einen Beitrag zur ersten wissenschaftlichen Säule des Gipfels, die dem Schutz der tropischen Wälder gewidmet war, und zwar im Rahmen der PREZODE-Initiative und der Koordinierung eines wissenschaftlichen Workshops mit dem Cirad über Methoden zur Überwachung von Wäldern, der zur Einführung der Initiative One Forest Vision während des Gipfels führte. Diese Initiative wird durch die neuesten Fortschritte in der Fernerkundungsforschung und die rasante Entwicklung der künstlichen Intelligenz Erkenntnisse über kritische Ökosysteme liefern.
Der One Forest Summit ist Teil der Reihe der One Planet Summits, die seit 2017 von Frankreich organisiert werden und sich globalen Herausforderungen widmen. Am 1. und 2. März brachte er in Libreville, Gabun, Wissenschaftler, Geldgeber und Unternehmen zusammen, die sich mit der Erhaltung der tropischen Regenwälder in den drei Becken des Kongo, des Amazonas und Südostasiens befassten. Diese Waldgebiete sind für die Klimaregulierung von entscheidender Bedeutung und verfügen über eine reiche Flora und Fauna, deren Erhaltung auch für die Prävention zukünftiger Pandemien von entscheidender Bedeutung ist.
Um dies zu erreichen, wurde auf dem One Forest Summit ein wissenschaftlicher Workshop unter dem gemeinsamen Vorsitz von Gabun und Frankreich organisiert, um eine neue Initiative ins Leben zu rufen: One Forest Vision (OFV), die von INRAE und Cirad koordiniert wird.
Ziel ist es, eine Plattform für konkrete wissenschaftliche und wirtschaftliche Lösungen zu schaffen, um die politischen Ambitionen der Klimaabkommen von Paris und Glasgow sowie der COP15 zur Biodiversität durch die Umsetzung von Positive Conservation Partnerships (PCP) zu verwirklichen, die in der High Ambition Coalition for Nature and Peoples diskutiert werden. Diese zwischenstaatliche Gruppe versucht, die Naturschutzpolitik zu beschleunigen, und vereint über 50 Länder unter dem gemeinsamen Vorsitz von Costa Rica, Frankreich und dem Vereinigten Königreich.
Die „VOD-Vegetationsindizes“ des INRAE als weltweite Referenzprodukte
Das INRAE hat den Vegetationsindex Vegetation optical depth (VOD) mit mehreren VOD-Produkten entwickelt, die auf den Mikrowellensatelliten SMOS, SMAP, MetOp (ASCAT) usw. basieren. Sie sind weltweit als Referenzprodukt für die Überwachung der oberirdischen Biomasse von Wäldern anerkannt. Die Entwicklung dieser VOD-Produkte durch die UMR ISPA hat einen wissenschaftlichen Durchbruch ermöglicht: die Verfolgung von Veränderungen des Kohlenstoffbestands der globalen Wälder über mehrere Jahrzehnte hinweg bei einer Auflösung von 10-20 km. Obwohl die räumliche Auflösung dieses Indexes für eine Feinkartierung der Wälder nicht ausreicht, hat der VOD es zum ersten Mal ermöglicht, hochauflösende Kartierungen (ca. 100 m) der Waldbiomasse mit komplementären Methoden um eine zeitliche Dimension zu erweitern, über 20-30 Jahre in die Vergangenheit.
Optische Fernerkundungsprodukte, die auf dem Landsat-Satelliten basieren und eine wesentlich bessere räumliche Auflösung (30 m) haben, liefern seit den 1980er Jahren Daten, um die Entwaldung zu verfolgen. Sie liefern jedoch keine genauen Informationen über die Biomasse und die Schädigung des Waldes. Jüngste spektakuläre Fortschritte, die auf sehr hochauflösenden Fernerkundungsbildern und KI basieren, ermöglichen es nun, sich auf die Maßstabsebene der Bäume zu begeben, um Wälder zu überwachen und Bäume zu erkennen, die von Entwaldung oder Waldschäden betroffen sind.
Dieser neue Ansatz auf Baumebene ist ein echter wissenschaftlicher Durchbruch, liefert aber bislang nur ein statisches Bild der Gegenwart, ohne den nötigen Abstand, um zeitliche Entwicklungen nachzuvollziehen. Daher müssen diese Ergebnisse mit anderen Ansätzen kombiniert werden, um einen zeitlichen Abstand zu erhalten.
Dies wird durch die Verwendung von VOD erreicht, um den Kohlenstoffbeständen im gesamten Untersuchungsgebiet eine zeitliche Dimension zu verleihen. Eine weitere Einschränkung dieser Ansätze ist der Zugang zu sehr hochauflösenden Satellitendaten von privaten Unternehmen. Die Initiative One Forest Vision will darauf mit der Schaffung einer frei zugänglichen Datenplattform reagieren.
Das CEA (LSCE) nutzt derzeit zusammen mit dem INRAE einen KI-Ansatz (Deep Learning) bei 10 m, der die Daten von Sentinel 1 und 2, die von der Europäischen Weltraumorganisation kostenlos zur Verfügung gestellt werden, mit den NASA-Daten von GEDI kombiniert, mit denen die KI trainiert werden kann, um die Höhe zu schätzen. Die Validierungen stützen sich auf Bestandsaufnahmen des INRAE Bordeaux und des IGN. Eine Kartierung des Forêt des Landes auf 10 m wurde abgeschlossen und eine Kartierung ganz Frankreichs ist in Arbeit.
Das INRAE wird seine Beiträge in die Initiative One Forest Vision einbringen, insbesondere auf der Landschaftsebene, zum Kohlenstoffkreislauf und zum „Flow Tower“ in Kisangani, sowie sein Fachwissen über Waldinventuren und die Beziehungen zwischen Lebensräumen und Biodiversität. In Französisch-Guyana wurde von der UMR EcoFoG und dem Exzellenzlabor CEBA mit dem CNRS ein sehr starkes Fachwissen zum Verständnis von Waldökosystemen entwickelt, das für die im Rahmen der OFV-Initiative geplanten Messkampagnen mobilisiert werden könnte.
Das INRAE wird zu Ausbildungs- und Mobilitätsmaßnahmen für Forscherinnen und Forscher insbesondere aus Zentralafrika, dem Pilotgebiet der Initiative, beitragen und sich dabei auf die TSARA-Partnerschaft stützen, an der rund 20 afrikanische Partner, das Cirad und das INRAE beteiligt sind.
Die OFV-Initiative ergänzt andere französische Forschungsprogramme zu forstwirtschaftlichen Herausforderungen und wird zu dem vom INRAE initiierten Priority project of international scope (PPI) zu Wäldern und Klimawandel beitragen.
Quelle: französisches Forschungsinstitut für Landwirtschaft, Ernährung und Umwelt (Institut francais de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement), INRAE
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