Cómo Google Earth Engine revolucionó la forma en que monitoreamos la deforestación

Por Jéssica Maes, reportera ambiental de Folha de S.Paulo que forma parte del programa Emerging Media Leaders del International Center For Journalism.

La escala de la naturaleza puede ser muy difícil de comprender. La selva tropical más grande del planeta, por ejemplo, el Amazonas se extiende por casi 2,6 millones de millas cuadradas, cruzando las fronteras de nueve países. Eso es más del doble del tamaño de India y equivalente al 68 por ciento del área total de EE. UU.

Tratar de proteger algo tan grande es un desafío de tamaño y complejidad similar, pero fue más fácil gracias a Earth Engine de Google, un servicio de procesamiento geoespacial dirigido a investigadores y otros expertos en políticas públicas. Lanzado en 2010, cambió por completo la forma en que los científicos pueden rastrear la pérdida de bosques en todo el mundo al hacer que el proceso sea mucho más rápido y amplio, y todo comenzó con la curiosidad de una persona.

En 2005, la ingeniera de Google Rebecca Moore se enteró de un nuevo proyecto de tala cerca de su casa en las montañas de Santa Cruz en el norte de California. Aunque los desarrolladores compartieron el plan del proyecto con su comunidad, apenas fue informativo ni transparente.

"Era un documento de 400 páginas con un mapa en blanco y negro incompleto que nadie podía entender. Nadie podía ni decir dónde iba a ser, y mucho menos los detalles de lo que se proponía", dice.

Como se describe a sí misma como una fanática de los mapas, decidió usar Google Earth, la herramienta de visualización global que se lanzó unos años antes, para investigar el área objetivo de 1,000 acres. Las imágenes satelitales de alta resolución mostraron lo que las 400 páginas no mostraron: el proyecto afectaría la vida diaria no solo de las 2000 personas de la comunidad, sino también de los residentes de la comunidad más amplia de Silicon Valley que obtienen su agua potable de esa región.

El área estaba formada por secuoyas costeras, una especie de secuoya en peligro de extinción que incluye algunos de los árboles vivos más altos y los organismos más longevos de la Tierra.

"Resultó que los helicópteros iban a aterrizar y despegar y acarrear los troncos sobre la guardería y la guardería", recuerda. "Iba a llegar hasta 100 metros de tres escuelas".

Con un video de paso elevado de menos de dos minutos, pudo movilizar a la comunidad y finalmente detener el proyecto de tala. "Ver la escala de destrucción, ver dónde está ocurriendo la deforestación, te da una idea de lo que la está causando, qué áreas están más amenazadas y necesitan más protección", dice Moore, quien ahora es el director de Google Earth, Earth Engine y Outreach.

Aunque esa era un área relativamente pequeña y abordó solo un momento específico, poder ayudar a detener el proyecto de registro usando Google Earth despertó en Moore la idea de que se podría hacer un monitoreo similar a los bosques del mundo. Pero para que funcione, los investigadores tendrían que tener acceso a una base de datos enorme y a herramientas para procesar todos estos datos: esa fue la semilla de Google Earth Engine.

Hasta entonces, los mapas y las imágenes satelitales estarían almacenadas en diferentes instituciones, como la NASA y otras agencias gubernamentales, y los científicos tenían que recopilar esta información y descargarla en sus computadoras, y solo entonces podían comenzar con el análisis. Fue oportuno, tardó semanas en recopilarlo todo y resultó costoso debido a la potencia de hardware necesaria.

"Google Earth Engine cambia este paradigma", explica Gilberto Câmara, informático y exdirector del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (INPE) de Brasil. "En lugar de que los datos vayan a donde está el software, que es su computadora, el software va a donde están los datos, que es Google".

El gigante tecnológico reunió imágenes satelitales de libre acceso de instituciones de investigación de todo el mundo, desde EE. UU. hasta Europa y Brasil, las subió a su servicio en la nube y las puso a disposición de académicos, junto con funciones de programación para procesar los datos. "Obviamente, esto se beneficia enormemente de la capacidad de Google de ser un gran almacén de datos", dice Câmara.

"Usamos los centros de datos de Google para traer, todos los días, miles y miles de imágenes de cientos de satélites y otras fuentes de datos y almacenarlas en un formato listo para el análisis", dice Moore.

El primer objetivo de toda esa potencia mecánica fue el bosque tropical más grande del mundo. En el Instituto Amazónico de Personas y Medio Ambiente (Imazon), una organización sin fines de lucro, se construyó el primer sistema operativo de monitoreo forestal en Earth Engine. Se integró a su Sistema de Alerta de Deforestación para informar mensualmente el ritmo de degradación forestal y deforestación en la Amazonía brasileña.

Ese trabajo fue seguido por un análisis innovador. Publicado en Science en 2013, fue el primer mapa de alta resolución de los bosques del mundo y cómo habían cambiado en los 12 años anteriores.

"Nunca se había hecho antes, y la razón fue que requirió más de un millón de horas de cómputo. Pero debido a que lo ejecutamos en 10,000 computadoras en paralelo, obtuvimos el resultado en unos pocos días. En una sola computadora, sería han tardado 15 años", explica Moore.

La energía es un gran problema cuando se habla del cambio climático, ya que el mundo todavía depende en gran medida de los combustibles fósiles. Sin embargo, la deforestación también es un gran impulsor del aumento de la temperatura global, no solo porque reduce la cantidad de almacenamiento de carbono disponible, sino también debido al carbono emitido por la destrucción de los bosques. Eso es particularmente importante en el caso de Brasil.

Según los datos oficiales más recientes, la Amazonía brasileña perdió más de 4.466 millas cuadradas de cobertura forestal desde agosto de 2021 hasta julio de 2022 (los números de deforestación se miden teniendo en cuenta la temporada de lluvias en la región, que finaliza en julio). Para comprender mejor la escala de la destrucción, eso equivale a casi 15 veces el área de la ciudad de Nueva York.

La destrucción de la selva amazónica afecta no solo a la región y las comunidades que allí viven, sino al mundo entero. Ayuda a regular el clima global almacenando carbono y liberando miles de millones de toneladas de agua a la atmósfera. Proteger su biodiversidad también ayuda a prevenir nuevos brotes de enfermedades y posibles fuentes de medicamentos.

Para tratar de revertir las altas tasas de deforestación, el gobierno brasileño acaba de lanzar un nuevo plan que va desde la lucha contra los delitos ambientales hasta la promoción de actividades de bioeconomía que generan ingresos para las comunidades locales y mantienen el bosque en pie.

Brasil, el país más grande de América Latina, es el séptimo mayor emisor anual de gases de efecto invernadero, lo que representa el 3 por ciento del total mundial, según datos de 2019 compilados por el Instituto de Recursos Mundiales. Los principales emisores son China (25,2 %), Estados Unidos (12 %) e India (7 %).

Mientras que alrededor del 71 por ciento de la energía eléctrica del mundo proviene de fuentes no renovables, esa cifra se reduce al 17 por ciento en Brasil. La mayor parte de las emisiones de carbono del país provienen de la deforestación y los cambios en el uso de la tierra, lo que representa alrededor del 49 por ciento de sus emisiones en 2021.

La mayor parte de las emisiones de carbono de Brasil provienen de la deforestación y los cambios en el uso de la tierra, lo que representa alrededor del 49 por ciento de sus emisiones en 2021.

Esta cifra es generada todos los años por el Sistema de Estimaciones de Emisiones y Remoción de Gases de Efecto Invernadero, una iniciativa no gubernamental. El sistema tiene una plataforma hermana llamada MapBiomas ("MapBiomes", en una traducción literal), que rastrea la deforestación, los incendios, la minería, las aguas superficiales, la infraestructura y la calidad de los pastos en todo el país.

Creado por una red de científicos e instituciones de investigación, MapBiomas se lanzó por primera vez en 2015 en la conferencia climática de la ONU en París.

“Necesitábamos producir un mapa todos los años para ver si las políticas públicas y las recomendaciones que hacíamos afectaban las emisiones y remociones de gases de efecto invernadero”, dice Marcos Rosa, coordinador técnico de MapBiomas.

Eso fue difícil porque exigió un enorme conjunto de datos (imágenes diarias de alta resolución de todo el país), mucha potencia de procesamiento y aprendizaje automático (para identificar y clasificar los cambios en las imágenes satelitales de la Amazonía y los otros cinco biomas de Brasil). .

"Google Earth Engine fue lo que hizo posible que [los investigadores en] cada bioma trabajaran de forma remota sin tener que comprar una gran infraestructura computacional".

Ahí es donde entró en juego el motor de Google Earth. "Era esencial. Google Earth Engine fue lo que hizo posible que [los investigadores en] cada bioma trabajaran de forma remota sin tener que comprar una gran infraestructura informática", dice Rosa.

Este tipo de monitoreo fue llevado a escala mundial por Global Forest Watch (GFW) del Instituto de Recursos Mundiales, lanzado en 2014. La directora de la plataforma, Mikaela Weisse, explica que el instituto ha estado involucrado en proporcionar información forestal transparente desde la década de 1990, pero, hasta entonces, no tenía la tecnología para hacerlo global.

"Varios avances lo han hecho posible, incluido el acceso gratuito a imágenes satelitales y un mejor acceso a Internet en todo el mundo, pero una pieza clave de eso es la computación en la nube y el poder analizar imágenes satelitales utilizando Google Earth Engine", dice.

Algunos de sus socios son investigadores de la Universidad de Maryland y la Universidad de Wageningen, que usan el sistema de Google para crear alertas de deforestación casi en tiempo real, detectando cambios en el bosque lo antes posible para inspirar una respuesta.

Sin embargo, Weisse ve algunas lagunas en los datos disponibles. "Los trópicos son particularmente difíciles de monitorear usando imágenes satelitales porque a menudo están nublados. También hay menos información histórica y terrestre disponible en esos lugares", dice, y agrega que hay esfuerzos de organizaciones públicas y privadas para abordar este problema. .

Aunque los científicos que hablaron con The Verge no expresaron preocupaciones particulares al respecto, Google es una gran empresa que, naturalmente, tiene sus propios intereses económicos, que no siempre se alinearán con los problemas ambientales. En el caso de Earth Engine, hipotéticamente podrían surgir problemas relacionados con la confiabilidad de los datos que se publicitan o el interés de la empresa en mantener la plataforma en funcionamiento, por ejemplo.

Rebecca Moore de Google enfatiza que todas las imágenes que proporcionan son de dominio público. "Estos son datos provenientes de satélites gubernamentales, por ejemplo, en los EE. UU., Brasil, Europa, Japón", dice ella. "Y todos los datos son científicamente revisados ​​por pares".

"No veo conflictos de interés que puedan tener ningún impacto en los datos producidos por investigadores independientes con Earth Engine", dice Weisse. "El mayor riesgo es que si Google decidiera que no está en su interés económico continuar ofreciendo este servicio, sería una gran pérdida para la comunidad investigadora".

"El mayor riesgo es que si Google decidiera que no está en su interés económico continuar ofreciendo este servicio, sería una gran pérdida para la comunidad investigadora".

Aunque el servicio de Google fue el primero de su tipo, hoy en día existen alternativas, como Microsoft Planetary Computing y Amazon's Earth on AWS. "Varios países también han lanzado esfuerzos para tener sus propias plataformas similares a Google", dice Gilberto Câmara del INPE.

Afirma que Google democratizó el acceso a la información, pero cree que Earth Engine no evolucionó mucho desde 2010. "Tiene algunas capacidades de procesamiento, pero no es un sistema universal que da acceso a métodos de aprendizaje automático de última generación".

Marcos Rosa de MapBiomas dice que, a pesar de que tienen una sociedad con Google para el espacio de almacenamiento digital, la compañía nunca ha tratado de entrometerse con el contenido que producen.

"Siempre hemos mantenido una alternativa para los datos que producimos con Google Earth Engine. Entonces, si Google tiene un cambio en la política, lo que nunca sucedió, podemos replicar [el modelo] en otra plataforma, como la de Amazon".

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