La « grande science » derrière le changement climatique

Comment un chercheur utilise les données satellite pour suivre la déforestation

Les « Big Data » – les ensembles de données massifs qui sont devenus plus faciles à créer et à interpréter à mesure que la puissance de calcul et le stockage ont augmenté – ont eu un impact considérable sur la manière dont les secteurs de la publicité, de l’assurance et de la finance mènent leurs activités. Mais le Big Data peut-il résoudre des problèmes sociétaux plus vastes ? Certains scientifiques pensent que ce sera un outil précieux pour atténuer le changement climatique et s'y adapter, mais Vipin Kumar, PhD, de l'Université du Minnesota, estime que cela peut également contribuer à ralentir le changement climatique ici et maintenant.

Depuis 2010, cet informaticien et ses étudiants diplômés utilisent des données satellitaires pour créer des cartes montrant où et comment les forêts indonésiennes sont incendiées et converties en plantations de palmiers à huile. L'huile de palme se trouve dans environ la moitié de tous les produits ménagers (agents de nettoyage, détergents, dentifrices, cosmétiques, shampoings, etc.) utilisés dans les pays en développement et est devenue un ingrédient courant dans les snacks américains, les gras trans étant tombés en disgrâce. Les fruits du palmier ont besoin de beaucoup de chaleur et de précipitations, c'est pourquoi les forêts tropicales d'Afrique, d'Asie et des Amériques ont été défrichées pour leur faire de la place.

Quatre-vingt-cinq pour cent de toute l’huile de palme est exportée d’Indonésie et de Malaisie, et la plupart du temps, elle est produite de manière loin d’être durable. L'industrie de l'huile de palme est liée à la déforestation ; la dégradation de l'habitat (des milliers d'orangs-outans indonésiens sont tués chaque année pour le développement des plantations de palmiers à huile, et un tiers de toutes les espèces de mammifères de la forêt tropicale sont désormais considérées comme en danger critique d'extinction) ; violations des droits des autochtones (la déforestation déplace des milliers de personnes qui habitent dans les forêts) ; et le changement climatique (lorsque la forêt tropicale brûle, elle émet d’immenses quantités de carbone qui piège les gaz à effet de serre dans l’atmosphère).

La déforestation est notoirement une activité sous-réglementée. Les données recueillies par Kumar et ses étudiants peuvent montrer où et comment les forêts sont supprimées et converties en plantations de palmiers à huile, et finalement fournir une ressource aux entreprises (et à leurs clients) pour vérifier qu'elles achètent auprès de fermes qui ne sont pas complices. la déforestation.

Espèces-menacées.fr a récemment rencontré Kumar pour en savoir plus sur la déforestation et sur le rôle que les mégadonnées peuvent jouer pour préserver l'honnêteté de l'huile de palme.

Espèces-menacées.fr: Pouvez-vous expliquer pourquoi il est si crucial de se concentrer sur les solutions liées à la chaîne d'approvisionnement alimentaire ?

Dr Vipin Kumar : Grâce à toutes les améliorations que nous avons constatées en matière de santé, de civilisation, de médecine et de production alimentaire, les gens peuvent vivre plus longtemps et mieux manger. La population est passée d'un milliard il y a plus de cent ans à 6 millions au millénaire et pourrait bientôt dépasser largement les 10 milliards, selon la manière dont elle continue d'augmenter. Autrement dit, il y a plus de gens qui ont besoin de manger. Et plus important encore, les personnes pauvres et qui ne mangent pas bien doivent manger mieux. En raison de l’augmentation des revenus et de l’évolution des habitudes alimentaires dans les pays en développement, la demande alimentaire va être beaucoup plus importante.

Et en plus de cela, plus de la moitié des forêts tropicales ont été déboisées. Ces forêts contribuent à maintenir la biodiversité et à réguler le climat, mais nous en dépendons également fortement pour la production alimentaire. Alors, comment pouvons-nous espérer nourrir cette population croissante ?

La production alimentaire est-elle la principale raison de toute cette déforestation ??

C’est le plus important à l’heure actuelle, mais il y a de nombreux facteurs à prendre en compte. Au cours des 15 ou 16 dernières années, la planète s’est beaucoup réchauffée et les biocarburants, comme l’huile de palme, comme alternative aux combustibles fossiles, qui ont été un facteur majeur de déforestation dans de nombreuses régions du monde, ont suscité un attrait injustifié. Par exemple, l’augmentation de la culture du maïs à la place du soja pour produire de l’éthanol dans le Midwest – en particulier vers 2007 et 2008, lorsque les prix du gaz aux États-Unis ont presque doublé – est considérée comme en partie responsable de la croissance des plantations de soja à grande échelle au Brésil.

Quelque chose de similaire s'était produit environ une décennie auparavant, lorsque l'éthanol de canne à sucre était considéré comme une solution et que les gens commençaient à récolter la canne dans les forêts tropicales amazoniennes du Brésil. Ces cultures de biocarburants ont entraîné la déforestation sous les tropiques et donc une augmentation des émissions de carbone.

Alors, où entrent les mégadonnées ?

Nous sommes en mesure d'utiliser les données des satellites pour montrer l'historique des endroits qui ont été déboisés. L'inspection manuelle des ensembles de données satellitaires est utilisée pour identifier les changements de couverture terrestre dans de petites régions depuis le lancement du premier satellite d'observation de la Terre, il y a 40 ans. Mais grâce aux outils modernes de traitement des données, nous pouvons désormais déterminer automatiquement toute une série de changements dans l’occupation du sol ; par exemple, ces étendues de terre qui ont été converties par des incendies en plantations de palmiers à huile.

Ouah. Comment ça marche?

Vous pouvez déterminer qui a dépassé ses permis. De nombreux planteurs de palmiers à huile avaient l’autorisation de démarrer une plantation dans une zone spécifiée, mais certains d’entre eux ont choisi de brûler les arbres plutôt que de les couper et d’emporter le bois, car cela coûte beaucoup moins cher. Ce faisant, ils brûlaient souvent beaucoup plus de forêt que nécessaire, car une fois qu'un incendie est allumé, il est difficile à contrôler. Grâce aux données des satellites, vous pouvez déterminer qui fait cela, où cela se produit, et surveiller le crime en conséquence. Bien qu’il existe des cartes de plantation créées manuellement (ou semi-automatiquement), elles ne sont disponibles que pour certaines années et sont souvent incomplètes et inexactes : elles peuvent désigner une zone comme une plantation qui n’en était pas en fait une.

Alors, comment l’améliorez-vous ?

Nous développons des méthodologies pour surveiller l'état de l'écosystème, des technologies qui nous donnent une meilleure idée de ce qui arrive à la forêt. Nous suivons les forêts d'Asie du Sud-Est et d'Amérique du Sud, examinant les données pour déterminer comment elles interagissent avec d'autres besoins alimentaires et si elles sont utilisées de manière durable. À l’avenir, nous sommes particulièrement préoccupés par l’Afrique, où l’on s’attend à un énorme boom démographique – nous devons mettre rapidement ces mécanismes en place.

Alors, que comptez-vous faire de toutes ces informations ?

L'idée est de cartographier la déforestation, puis de permettre à des entreprises telles que, par exemple, Cargil, Nestlé ou Kraft de savoir à qui elles achètent, et également de montrer qui approvisionne leurs concurrents. N’importe qui peut revendiquer des pratiques durables ; cela leur permettra de surveiller et de faire pression directement sur leurs fournisseurs.

Mais pour l’instant, la recherche est toujours en cours, dans le milieu universitaire. Une fois que nous aurons terminé notre article et l’aurons examiné par des pairs, notre prochain objectif sera de créer un site Web montrant ces images satellites auquel tout le monde peut accéder. Cela peut alors aider les entreprises et les consommateurs à faire des choix plus durables en matière d’alimentation et de produits.

Comment savoir qui détient les titres de propriété sur les terres que vous surveillez et quelles entreprises achètent aux agriculteurs dans quelles zones ?

Les données que nous produisons sont accompagnées de coordonnées géographiques (latitude et longitude). Par conséquent, n’importe qui peut utiliser ces informations pour localiser l’emplacement exact sur la carte et, à l’aide des registres locaux, déterminer la propriété de ces terres.

Existe-t-il un précédent pour ce type de projet ?

Oui, en 2003, notre groupe a été le premier à produire une histoire mondiale des catastrophes naturelles à grande échelle comme les avalanches et les incendies de forêt, tout ce qui a provoqué la destruction d'arbres et de matières vertes. Nous pourrions le détecter en utilisant des données satellitaires. Nous avons également réussi à surveiller les masses d'eau de surface à l'échelle mondiale. Par exemple, nos cartes montrent de plus en plus que de nombreux lacs alimentés par les glaciers au Tibet s'agrandissent parce que les glaciers ont fondu au cours des dernières décennies en raison du réchauffement climatique. C'est effrayant, car ces glaciers alimentent les principaux fleuves de Chine, d'Inde, du Bangladesh et d'Indochine, et la fonte de ces glaciers signifie que leur eau ne sera plus disponible pour les plus de 2 milliards de personnes desservies par ces plans d'eau. . Même aujourd'hui, ces lacs glaciaires en expansion peuvent créer des risques environnementaux, car à mesure que les glaciers fondent, ils remplissent les cuvettes des lacs au point de se briser, emportant potentiellement des villages entiers et tuant des personnes. Jusqu'à présent, de nombreuses preuves sur la croissance des lacs glaciaires sont anecdotiques, mais nous surveillons quotidiennement les données pour suivre ces lacs afin de fournir des preuves empiriques démontrant que davantage de recherche et de financement sont nécessaires pour résoudre ce problème.

Il existe donc de nombreuses applications du Big Data liées au changement climatique.

Absolument. Ce domaine est très prometteur pour améliorer notre compréhension du climat et de l’environnement globaux de la Terre, ainsi que de la manière dont les actions humaines affectent ces derniers. Les méthodes Big Data que nous développons pour aborder la gestion des écosystèmes peuvent être utilisées dans de nombreux domaines, notamment l'épidémiologie, l'intelligence géospatiale, les neurosciences, et la liste est longue.