Como estamos criando o conjunto de dados mais preciso do mundo sobre o carbono armazenado nas florestas

As florestas desempenham um papel importante na manutenção da vida na Terra, fornecendo serviços que vão desde a biodiversidade até benefícios socioeconômicos, inclusive sendo fundamentais para a mitigação das mudanças climáticas. Durante a fotossíntese, as árvores vivas retiram o dióxido de carbono da atmosfera e o armazenam como carbono em sua biomassa. Aproximadamente 50% da biomassa é carbono.

Os satélites de observação da Terra coletam grandes quantidades de dados sobre as florestas do mundo todos os dias. Entretanto, não há nenhum instrumento espacial que possa medir diretamente a biomassa florestal acima do solo. Em vez disso, esses instrumentos medem como a radiação se espalha dentro, sobre e ao redor das florestas.

Para obter estimativas da biomassa florestal acima do solo a partir dessas informações, é necessário calibrar e validar as informações usando os chamados dados de "verdade em campo". Convencionalmente, esses dados são coletados no local das florestas usando ferramentas como fitas métricas e telêmetros para medir parâmetros como o diâmetro do tronco e a altura da árvore. 

No entanto, esses métodos podem ter grandes incertezas associadas a eles, especialmente em florestas tropicais e subtropicais, devido à sua diversidade significativa, tanto em termos de estrutura e forma das árvores, quanto de sua taxonomia, as espécies de árvores.

Usando essa tecnologia de ponta de escaneamento a laser, nossa equipe global de pesquisa florestal no local coleta dados das florestas do mundo, especialmente das florestas tropicais. Isso nos permite produzir estimativas de biomassa acima do solo com uma precisão sem precedentes, que é até 15 vezes mais precisa do que os métodos convencionais.

Podemos usar esses conjuntos de dados para interpretar melhor os dados de satélite usando nossos métodos avançados de aprendizado de máquina. Dessa forma, podemos estimar com mais precisão a biomassa acima do solo e o carbono armazenado nas florestas em todo o mundo.

Um dos resultados dessa pesquisa é que ela nos ajudará a melhorar a precisão do nosso parâmetro de pontuação de carbono, uma parte fundamental de uma classificação de crédito de carbono da Sylvera. Classificação de crédito de carbono da Sylvera. Nossos clientes, como compradores corporativos de créditos de carbono e negociantes de carbono, provavelmente investirão mais capital em projetos florestais que tenham recebido uma classificação alta, permitindo, assim, que mais investimentos fluam para projetos florestais realmente de alto impacto, ou seja, projetos florestais que realmente contenham uma grande quantidade de carbono. Dessa forma, nosso conjunto de dados de carbono florestal mais preciso ajudará a evitar a crise climática. 

Outro resultado interessante é que esses conjuntos de dados, em corroboração com estudos acadêmicos recentes, sugerem que as florestas tropicais podem armazenar mais carbono do que se pensava anteriormente, e que os estoques globais de carbono florestal podem, portanto, exigir uma revisão significativa para cima. 

Como nosso projeto de armazenamento de carbono florestal é estabelecido

1. Coleta de dados

Visitamos florestas em todo o mundo com nossos instrumentos lidar, ou de escaneamento a laser, de última geração. Coletamos dados de nuvens de pontos no solo usando nossos scanners a laser terrestres - esses pontos de dados com precisão milimétrica descrevem de forma abrangente a estrutura de cada árvore, até os galhos e folhas individuais. Também coletamos dados semelhantes de nossos scanners a laser aéreos montados em veículos aéreos desocupados (UAVs), o que nos permite coletar dados sobre áreas muito maiores.

2. Processamento de dados 

Esses novos conjuntos de dados contêm grandes quantidades de informações sobre a estrutura da floresta e a biomassa acima do solo; no entanto, o acesso a essas informações é complexo. Portanto, dedicamos tempo e esforço consideráveis ao desenvolvimento dos algoritmos necessários para processar esses conjuntos de dados. Um exemplo disso é a segmentação de árvores individuais. A extração de dados de árvores individuais, conforme mostrado nas ilustrações abaixo, nos permite reconstruir e modelar cuidadosamente a biomassa acima do solo em escala de árvore.

3. Integração de dados 

Por fim, treinamos nossos modelos de aprendizado de máquina de última geração com esses novos conjuntos de dados de escaneamento a laser no local. Isso nos permite estimar de forma rotineira e robusta a biomassa da floresta acima do solo e os estoques de carbono a partir de dados de satélite.

O que nosso projeto de armazenamento de carbono florestal alcançou até agora e o que faremos a seguir?

Já coletamos com sucesso grandes quantidades de dados no Reino Unido, Peru e Gabão, incluindo a varredura de mais de um milhão de árvores de florestas tropicais no Gabão e no Peru usando um drone. 

Isso já proporcionou informações valiosas sobre o estado e a mudança dos estoques de carbono florestal nesses locais, que em breve serão relatados e publicados. Esses conjuntos de dados também forneceram o conjunto de testes perfeito para desenvolver e otimizar nossos algoritmos de processamento.

Nosso objetivo nos próximos dois anos é adquirir e processar esses conjuntos de dados de florestas de todo o mundo. Nossa ambição é que nossos dados sejam representativos das florestas em todo o mundo, o que nos permitirá fazer previsões precisas sobre as florestas do mundo a partir de dados de satélite, quase em tempo real.

Sobre nossa equipe de projeto de armazenamento de carbono florestal

Ciência de campo

Nossas duas equipes de campo são lideradas por Harriet Wilson e pela Dra. Beisit Luz. Ambos têm ampla experiência em campo, abrangendo a maioria dos continentes. Harriet tem formação acadêmica nas áreas de sensoriamento remoto e desenvolvimento de sensores. Beisit gerencia e mede florestas no Peru há muitos anos e tem doutorado em Administração e mestrado em Ecologia e Gestão Ambiental. Tom Perry, um de nossos cientistas de campo, acrescenta o conhecimento do trabalho em ambientes externos em todo o mundo como guia e possui um mestrado em geofísica. Annabel Locke, também cientista de campo, tem ampla experiência de trabalho no continente africano, é mestre em Gerenciamento de Conservação e tem experiência de trabalho em biotecnologia.

Operações de pesquisa

A operação desse ambicioso projeto global é liderada por Ashleigh Parsons, que conduziu e organizou o trabalho de campo em todo o mundo, incluindo África, Ásia e Europa. Ashleigh conta com o apoio de Elise Elmendorp, que traz o conhecimento de um mestrado em Gestão de Recursos Ambientais.

Processamento

‍GabijaBernotaite, nossa engenheira de software de pesquisa, traz uma vasta experiência de trabalho com big data e conjuntos de dados 3D em várias capacidades, inclusive no mundo dos carros automatizados. Como uma verdadeira nômade da tecnologia, Gabi gerencia nosso supercomputador remotamente das ensolaradas Ilhas Canárias.

Ciência

‍O Dr. Miro Demol, cientista lidar, mora na Bélgica e, antes de começar a trabalhar na Sylvera, trabalhou na Universidade de Ghent, como pesquisador que investiga as aplicações da varredura a laser na silvicultura, com um interesse especial na estimativa de biomassa acima do solo e sua incerteza.

Por fim, a equipe de pesquisa em si é liderada pelo Dr. Andrew Burt, cientista de sensoriamento remoto e ecologista de florestas tropicais que, nos últimos 10 anos, ajudou a ser pioneiro no uso de escaneamento a laser em florestas. 

Vagas em aberto: junte-se à equipe

Nossa equipe de pesquisa está contratando para vários cargos. Se você tem o histórico relevante e gostaria de participar de uma equipe de pesquisa líder que realiza trabalhos de ponta em ciência florestal e climática, com a possível oportunidade de viajar ou trabalhar de praticamente qualquer lugar, inscreva-se aqui.

Todos os membros da nossa equipe de projeto de armazenamento de carbono florestal contribuíram para este artigo.