Используя спутниковые снимки НАСА и машинное обучение, исследователи из Техасского университета в Остине нанесли на карту изменения в ландшафте северо-западного Белиза за четыре десятилетия, обнаружив значительные потери лесов и водно-болотных угодий, а также успешное восстановление лес в установленных природоохранных зонах, защищающих уцелевшие постройки древних майя.
Исследование служит примером для других быстро развивающихся и тропических регионов земного шара, особенно в местах, пытающихся сбалансировать сохранение лесов и водно-болотных угодий с потребностями сельского хозяйства и продовольственной безопасностью.
«Широкомасштабные глобальные исследования показывают, что обезлесение тропических лесов и разрушение водно-болотных угодий происходит быстро, что способствует изменению климата различными способами, например, за счет увеличения выбросов парниковых газов», - сказал Тимоти Бич, соавтор исследования и профессор в Департамент географии и окружающей среды UT Austin. «Это также приводит к большему стоку и загрязнению воды на большей части Глобального Юга. Белиз долгое время служил нашей лабораторией экологических исследований для решения этой глобальной дилеммы».
В исследовании, опубликованном в журнале Remote Sensing, команда под руководством аспиранта UT Austin Колина Дойла использовала спутниковые снимки из архива НАСА Landsat для количественной оценки изменений в землепользовании и растительном покрове (LULC), которые произошли в районе Orange Walk в Белизе. в 1984-1987, 1999-2001 и 2014-2016 годах. Периоды были выбраны, чтобы соответствовать быстрым изменениям в сельскохозяйственной системе и природоохранным инициативам.
Программа Landsat, записывающая изображения Земли с 1972 года, в настоящее время находится на восьмом спутнике. Чтобы изучить такие широкие периоды, авторы использовали изображения со спутников Landsat 8 и более ранних и использовали мультивременной подход, создавая составные изображения влажных и засушливых сезонов за несколько лет для каждого периода. Затем они обучили алгоритм идентифицировать восемь различных типов земель, в том числе несколько разновидностей лесов и водно-болотных угодий. Исходя из этого, они создали карты, иллюстрирующие LULC для каждого из трех периодов.
В течение первого периода (1984-1987 гг.) вырубка лесов ограничивалась небольшими участками, образовавшимися в результате выращивания милпа - системы севооборота, когда предыдущие участки оставались под паром между использованием для получения максимальной урожайности.
В конце 1980-х и начале 1990-х годов было создано несколько охраняемых территорий. Ко второму рассматриваемому периоду (1999-2001 гг.) леса на этих охраняемых территориях отросли, но потери водно-болотных угодий продолжались, равно как и перевод незащищенных земель в сельскохозяйственные угодья.
Третий нанесенный на карту период (2014-2016 годы) последовал за переходом к промышленному сельскому хозяйству в 2000-х годах и показал «тревожные» потери как леса (7.5% потери) и водно-болотные угодья (28,2% потери) за пределами охраняемых территорий, говорит соавтор Шерил Луззаддер-Бич, директор-основатель Университетской лаборатории качества воды и гидрологии окружающей среды.
Прирост населения способствовал увеличению площади земель, используемых для сельского хозяйства. Однако это был больший фактор между первым и вторым периодами, когда население почти удвоилось, чем между вторым и третьим периодами, когда население росло медленнее, что указывает на то, что изменения в методах ведения сельского хозяйства оказали большее влияние на землепользование.
Карты также показали важность усилий по сохранению лесов. По оценкам, из оставшихся лесов на исследуемой территории 76% находятся на охраняемых землях. Эти места обитания имеют решающее значение для обитания местной флоры и фауны, а также содержат постройки цивилизации майя, важные для культурного наследия региона.
«Эти экосистемы предоставляют множество услуг, таких как помощь в круговороте воды и предотвращение наводнений», - сказал Дойл.«Преобразование лесов в пастбища и промышленное сельское хозяйство также является одним из основных факторов увеличения выбросов парниковых газов в тропиках».