El arbolado del Sahara y secuestro de Carbono
Arboles de los desiertos. Fuente: Colaje Imágenes Google y NASA
La nueva imaginería satelital, ofrece grandes oportunidades de las que nadie duda. A la postre, NASA, ESA y otras agencias espaciales, ofrecerán sus servicios con vistas a demostrar la utilidad de los nuevos sensores. ¡Lógico!. Otra cuestión bien distinta deviene de estudiar todas sus potencialidades, escogiendo para ello bueno ejemplos y propósitos. Empero para ello no basta el arsenal tecnológico disponible, sino el sentido común y conocer el objeto de estudio lo mejor posible. Y para variar, la nota de prensa que os mostramos hoy en español-castellano (añadimos dos más en inglés), con un titular espectacular, tan confuso como confundente, engañará a muchos lectores. Ir contando el número de árboles en zonas desérticas, áridas y semiáridas y seco-subhúmedas se me antoja una soberana estupidez, tanto más cuando se soslaya la detección de matorrales y otros vegetales que, con toda seguridad, atesorarán mayor biomasa especialmente al incrementar la aridez. El estudiar el Sahara en su sentido más amplio, a los ciudadanos les vendrá instantáneamente a la cabeza la imagen de suelos desnudos, dunas, etc., por lo que si solo leen el titular quedarán sorprendidos. Como se muestra en la segunda imagen, el Sahara atesora desiertos, empero también zonas semiáridas, áridas y seco-subhúmedas. Por ejemplo, México y España también poseen espacios geográficos de la misma guisa, si bien los ambientes desérticos son bastante más extensos en el país latino. No confundamos la gimnasia con la magnesia. Pero como el problema es que los titulares que se inventan los “plumillas”, tan solo pretenden llamar la atención, sea como sea….. Pero vallamos al grano y dejemos la paja al margen, por ya que, en este caso, equivaldría a la mayor parte de la “biomasa”.
Resulta trivial que cuando uno va pasando las fronteras desde los ambientes desérticos a los áridos y de estos a los semiáridos y finalmente a los seco-subhúmedos incrementan las precipitaciones, dando lugar, paso a paso a una vegetación más exuberante, surgiendo un arbolado paulatinamente más denso. Como corolario, el secuestro de carbono será mayor. Todo ello, resulta ser mero conocimiento de parvulario. Sin embargo, no tener en cuenta (como explican los autores) matorrales, arbustos etc., (al parecer tan solo se fijaron en los troncos) no dan lugar a ninguna estimación digna de mención.
También se soslaya que grandes extensiones sufren un sobrepastoreo que sobrepasa la escasa capacidad de carga ganadera de estos ambientes, pero también la concentración de poblaciones humanas que huyen de conflictos armados y sequías hacia zonas sin tantos riesgos, que a la postre terminan reduciendo la cobertura vegetal, por lo que lo que parece un desierto yermo, en realidad no lo era. Louis Trabaund fue brillante ecólogo francés que focalizó su atención en la desertificación de los ambientes mediterráneos, aunque también llevó a cabo estudios en el Sahara. Trabaud en un estudio ya muy antiguo, que no detecto en Internet, realizó un experimento de campo digno de mención. En un “Aparente” desierto yermo, construyó parcelas de exclusión con vistas a que no fueran pasto del ganado, muy escaso, que pasara por allí. Al cabo de pocos años, de las aludidas parcelas inmersas en el “tórrido” desierto, surgió una vegetación francamente densa (aunque sin arbolado), lo que indica que la carga ganadera, aunque fuera baja era la causa de tal aparente y yermo desierto, obviamente muy frágil a cualquier impacto ambiental por sus condiciones extremas. Empero tras el título, en la nota de prensa que podéis leer abajo, podréis leer como también se tuvieron en cuenta sabanas secas, es decir “bosques abiertos” en donde la presencia de arbolado es la norma. La sorpresa del lector dejará de serlo tanto. Pero aquí no termina el disparate, en mi opinión intencionado.
Loa autores intentarán, en el futuro, mejorar su estudio, principalmente centrado en el secuestro de carbono teniendo en cuenta ya la vegetación no arbórea. Sin embargo, ni palabra acerca de los suelos. Y en este sentido cabe mentar que el carbono orgánico almacenado en los suelos aumenta respecto al aéreo conforme incrementa la aridez del clima, soliendo sobrepasar el potencial de almacenamiento del suelo sobre el vuelo (biomasa aérea). ¿Cómo entrarán aquí en juego los satélites?. Dicho esto no olvidemos el carbono inorgánico (carbonatos) posiblemente más abundante que el orgánico, y tanto más cuando e aridifica el clima. Resumiendo, al quitar el maquillaje del título y leer la noticia con atención, advertimos asqueados que la chica guapa en realidad es muy fea. Otra bazofia de la tecnociencia. Ejercicio de márquetin puro y duro, sin sustancia con nutrientes que llevarse a la boca.
Juan José Ibáñez
Continúa……..
El Sáhara esconde millones de árboles solitarios
Agencia Sinc: Imágenes por satélite de una agencia de inteligencia muestran la verdadera extensión vegetal en el desierto y el Sahel
La imagen de la arena del desierto es tan poderosa que distorsiona la realidad. Aunque el Sáhara o el Sahel y la sabana más al sur no tienen selvas, sí esconden millones de árboles invisibles hasta ahora. El uso de imágenes por satélite de muy alta resolución, combinadas con un sistema de inteligencia artificial para barrer parte de una extensión tan enorme, han desvelado que hay mucho más verde de lo que se creía en esta porción de África. No forman bosques, pero cada solitario árbol cumple una función ecológica, a veces vital.
Hasta no hace mucho, el instrumental a bordo de los satélites para estudiar la superficie terrestre tenía una resolución que no iba más allá de los 30 metros. Eso supone que un árbol que no tenga una copa de ese diámetro no exista para el satélite. Sin embargo, los sistemas de radar, láser o espectrometría han ido afinando hasta lograr resoluciones de menos de un metro. Los datos obtenidos con estas tecnologías son aún de uso casi exclusivamente militar (de los militares estadounidenses, en especial) o industrial.
Pero esta vez, un grupo de científicos ha podido estudiar miles de imágenes de la Agencia Nacional de Inteligencia (perteneciente al Departamento de Defensa de EE UU) registradas por una constelación de cuatro satélites de la empresa privada DigitalGlobe. Y se han encontrado con una verde sorpresa donde se supone que solo hay el marrón de la arena y la tierra: más de 1.800 millones de árboles y grandes arbustos.
La investigación, publicada en Nature, se centra en la porción más occidental del Sáhara, el Sahel y la sabana africana (entre los 12º y los 24º latitud norte), que ocupa amplias zonas de Argelia, el Sáhara Occidental, Mauritania, Senegal o Malí. Diseñaron un sistema de aprendizaje de máquinas que pudiera detectar los cambios de forma y color en el espectro reflejado por la superficie para que distinguiera entre arena, tierra desnuda, simple hierba, arbustos o árboles. Para entrenarlo, los autores del estudio revisaron personalmente imágenes con casi 90.000 árboles.
“Marqué las áreas con copa en las imágenes del satélite con una resolución de 50 centímetros y entrenamos el modelo con estos ejemplos”, dice el investigador de la Universidad de Copenhague (Dinamarca) y principal autor del estudio Martin Brandt. “Luego el modelo buscó en miles de imágenes y marcó las copas de los árboles de la misma forma que hicimos a mano”, añade el también científico del centro de vuelo espacial Goddard de la NASA. Para no confundir un árbol con un matorral, el sistema fue ajustado para que solo contara las copas con un área mayor de tres metros cuadrados.
El trabajo muestra que fueron demasiado pesimistas, ya que la media del área de las copas fue mucho mayor, hasta los 12 metros cuadrados. Es decir en esta región tan árida hay 1.800 millones de árboles y cada uno cubre la superficie de una habitación más o menos grande. Eso es mucha sombra, pero también muchos recursos y servicios ecológicos en una parte del mundo donde hacen mucha falta.
“Son extremadamente importantes para la población rural local, que suelen depender de productos forestales. También fertilizan el suelo y aumentan el rendimiento de las cosechas, son claves para los ciclos del agua y nutrientes y el almacenamiento del carbono”, explica Brandt. Eso sin mencionar los servicios ecológicos que ofrecen a otras plantas y animales.
El número de estos árboles solitarios depende, como era de esperar, de las lluvias. En las zonas hiperáridas del desierto de arena, la densidad arbórea es de menos del 1% (0,7 árboles por hectárea) y va subiendo a medida que, yendo hacia el sur, aumentan las precipitaciones. La cifra sube a 9,9 árboles por hectárea en las áridas (precipitaciones anuales de entre 150 a 300 mm) o 30,1 árboles en las semiáridas (entre 300 y 600 mm anuales).
Todas estas cifras son solo una parte de la arboleda del desierto. Si incluyeran a los árboles con copas menores de tres metros cuadrados o arbustos más pequeños, los autores del estudio estiman que debe de haber otro 20% más de árboles. Más aún, el trabajo se ha centrado en los 1,3 millones de kilómetros cuadrados más occidentales de la región. Pero el Sáhara y el Sahel tienen una superficie conjunta 10 veces mayor. “Conocíamos bien esta zona por varios trabajos de campo y era también una prueba de concepto antes de proponernos hacer lo mismo en zonas mucho más grandes”, confía Brandt.
“En zonas áridas o semiáridas, con condiciones limitantes, hay especies con esa copa tan pequeña, casi arbustiva, y siguen siendo árboles” recuerda el investigador forestal de la Universidad Pablo de Olavide Raúl Sánchez, no relacionado con el estudio. Para Sánchez, este es un trabajo imponente si se puede extrapolar a otras regiones del planeta similares. “Combinado con el Sentinel y Copernicus [plataforma de satélites impulsada por la Agencia Espacial Europea] podríamos saber realmente la cobertura vegetal que tenemos en el planeta”.
Por debajo de los 300 milímetros de precipitaciones anuales (una cifra que en España se da en Almería y Murcia), los árboles empiezan a tenerlo complicado. “Su estrategia es la dispersión, abarcar el mayor espacio posible”, comenta el biólogo Luis Gonzaga. Este profesor de la E.T.S. de Ingenieros de Montes, Forestal y del Medio Natural de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) participó en 2017 en el mayor estudio realizado hasta entonces para cuantificar los árboles de las tierras secas usando imágenes de Google Earth. “Pero entonces descubrimos que había un 40% más de bosque en estas regiones. Ahora los han contado de forma individual”, destaca. Y cada uno de estos árboles, recuerda, “es un punto caliente de la biodiversidad en entornos donde la vida no debería existir”.
Nasa supercomputing study breaks ground for tree mapping, carbon research
by Jessica Merzdorf for GSFC News; Greenbelt MD (SPX) Oct 19, 2020
Scientists from NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, and international collaborators demonstrated a new method for mapping the location and size of trees growing outside of forests, discovering billions of trees in arid and semi-arid regions and laying the groundwork for more accurate global measurement of carbon storage on land.
Using powerful supercomputers and machine learning algorithms, the team mapped the crown diameter – the width of a tree when viewed from above – of more than 1.8 billion trees across an area of more than 500,000 square miles, or 1,300,000 square kilometers. The team mapped how tree crown diameter, coverage, and density varied depending on rainfall and land use.
Mapping non-forest trees at this level of detail would take months or years with traditional analysis methods, the team said, compared to a few weeks for this study. The use of very high-resolution imagery and powerful artificial intelligence represents a technology breakthrough for mapping and measuring these trees.
This study is intended to be the first in a series of papers whose goal is not only to map non-forest trees across a wide area, but also to calculate how much carbon they store – vital information for understanding the Earth’s carbon cycle and how it is changing over time.
Measuring carbon in trees Carbon is one of the primary building blocks for all life on Earth, and this element circulates among the land, atmosphere, and oceans via the carbon cycle. Some natural processes and human activities release carbon into the atmosphere, while other processes draw it out of the atmosphere and store it on land or in the ocean.
Trees and other green vegetation are carbon «sinks,» meaning they use carbon for growth and store it out of the atmosphere in their trunks, branches, leaves and roots. Human activities, like burning trees and fossil fuels or clearing forested land, release carbon into the atmosphere as carbon dioxide, and rising concentrations of atmospheric carbon dioxide are a main cause of climate change.
Conservation experts working to mitigate climate change and other environmental threats have targeted deforestation for years, but these efforts do not always include trees that grow outside forests, said Compton Tucker, senior biospheric scientist in the Earth Sciences Division at NASA Goddard.
Not only could these trees be significant carbon sinks, but they also contribute to the ecosystems and economies of nearby human, animal and plant populations. However, many current methods for studying trees’ carbon content only include forests, not trees that grow individually or in small clusters.
Tucker and his NASA colleagues, together with an international team, used commercial satellite images from DigitalGlobe, which were high-resolution enough to spot individual trees and measure their crown size. The images came from the commercial QuickBird-2, GeoEye-1, WorldView-2, and WorldView-3 satellites.
The team focused on the dryland regions – areas that receive less precipitation than what evaporates from plants each year – including the arid south side of the Sahara Desert, that stretches through the semi-arid Sahel Zone and into the humid sub-tropics of West Africa. By studying a variety of landscapes from few trees to nearly forested conditions, the team trained their computing algorithms to recognize trees across diverse terrain types, from deserts in the north to tree savannas in the south.
Learning on the job The team ran a powerful computing algorithm called a fully convolutional neural network («deep learning») on the University of Illinois’ Blue Waters, one of the world’s fastest supercomputers. The team trained the model by manually marking nearly 90,000 individual trees across a variety of terrain, then allowing it to «learn» which shapes and shadows indicated the presence of trees.
The process of coding the training data took more than a year, said Martin Brandt, an assistant professor of geography at the University of Copenhagen and the study’s lead author. Brandt marked all 89,899 trees by himself and helped supervise training and running the model. Ankit Kariryaa of the University of Bremen led the development of the deep learning computer processing.
«In one kilometer of terrain, say it’s a desert, many times there are no trees, but the program wants to find a tree,» Brandt said. «It will find a stone, and think it’s a tree. Further south, it will find houses that look like trees. It sounds easy, you’d think – there’s a tree, why shouldn’t the model know it’s a tree? But the challenges come with this level of detail. The more detail there is, the more challenges come.»
Establishing an accurate count of trees in this area provides vital information for researchers, policymakers and conservationists. Additionally, measuring how tree size and density vary by rainfall – with wetter and more populated regions supporting more and larger trees – provides important data for on-the-ground conservation efforts.
«There are important ecological processes, not only inside, but outside forests too,» said Jesse Meyer, a programmer at NASA Goddard who led the processing on Blue Waters.
«For preservation, restoration, climate change, and other purposes, data like these are very important to establish a baseline. In a year or two or ten, the study could be repeated with new data and compared to data from today, to see if efforts to revitalize and reduce deforestation are effective or not. It has quite practical implications.»
After gauging the program’s accuracy by comparing it to both manually coded data and field data from the region, the team ran the program across the full study area. The neural network identified more than 1.8 billion trees – surprising numbers for a region often assumed to support little vegetation, said Meyer and Tucker.
«Future papers in the series will build on the foundation of counting trees, extend the areas studied, and look ways to calculate their carbon content,» said Tucker. NASA missions like the Global Ecosystem Dynamics Investigation mission, or GEDI, and ICESat-2, or the Ice, Cloud, and Land Elevation Satellite-2, are already collecting data that will be used to measure the height and biomass of forests. In the future, combining these data sources with the power of artificial intelligence could open up new research possibilities.
«Our objective is to see how much carbon is in isolated trees in the vast arid and semi-arid portions of the world,» Tucker said. «Then we need to understand the mechanism which drives carbon storage in arid and semi-arid areas. Perhaps this information can be utilized to store more carbon in vegetation by taking more carbon dioxide out of the atmosphere.»
«From a carbon cycle perspective, these dry areas are not well mapped, in terms of what density of trees and carbon is there,» Brandt said. «It’s a white area on maps. These dry areas are basically masked out. This is because normal satellites just don’t see the trees – they see a forest, but if the tree is isolated, they can’t see it. Now we’re on the way to filling these white spots on the maps. And that’s quite exciting.»
Unexpectedly large number of trees populate the Western Sahara and the Sahel
by Staff Writers
Paris, France (SPX) Oct 16, 2020
The number of trees inhabiting the Western Sahara, the Sahel and the Sudanian zone has exceeded the expectations of scientists, with more than 1.8 billion having been located thanks to an international collaboration including researchers from the CNRS*.
High-resolution remote sensing made it possible to gather a multitude of satellite images of these areas, which were then analysed by applying an artificial intelligence pattern recognition method. According to the study, which focused on trees with a crown size greater than 3m2, isolated trees cover an area of 1.3 million km2, about 2.5 times the surface area of France.
Scientists also noted that crown size and tree density depends closely on the climatic regime and land use. These trees make a major contribution to local resources, biodiversity and carbon storage, as well as playing a crucial role in dry tropical ecosystems and agrosystems.
This work, published on 14th October in Nature, highlights the possibility of creating an inventory of all the non-forest trees on the planet, in order to assess their contribution to environmental issues.