نقشه جنگل‌های جهان با دقت ۱۰ متر؛ چه چیزی جای جنگل را می‌گیرد؟

نقشهٔ جنگل‌های جهان حالا لایهٔ تازه‌ای دارد: گوگل دیپ‌مایند و گوگل ریسرچ همراه با مؤسسه منابع جهانی (World Resources Institute — WRI) و مؤسسه بین‌المللی تحلیل سیستم‌های کاربردی (IIASA)، نقشه‌ای منتشر کرده‌اند که هر قطعهٔ ۱۰ در ۱۰ متری زمین را به یکی از شش نوع جنگل و کاربری زمین نسبت می‌دهد. این نقشه که «تایپولوژی جنگل» (Forest Typology) یا به اختصار ForTy 2020 نامیده می‌شود، مبنای مهمی برای مقررات جنگل‌زدایی اتحادیه اروپا به شمار می‌رود و همراه آن سری زمانی مقدماتی از تغییرات سالانهٔ ۲۰۱۷ تا ۲۰۲۵ هم منتشر شده است.

چرا «پوشش درختی» برای حفاظت از جنگل کافی نیست

همهٔ جنگل‌ها کربن ذخیره می‌کنند و در مجموع، بیشتر گونه‌های گیاهی و جانوری خشکی در جنگل‌ها زندگی می‌کنند. اما ارزش بوم‌شناختی یک جنگل به تاریخ آن هم بستگی دارد: یک جنگل اولیه که هرگز پاک‌تراشی نشده، بسیار بیشتر از یک مزرعهٔ چوب تک‌گونه‌ای که هر یک یا دو دهه برداشت می‌شود، کربن و تنوع زیستی نگه می‌دارد.

از فضا، جنگل بارانی کهن‌سال، مزرعهٔ اکالیپتوس و زمین کشت نخل روغنی می‌توانند مثل یک لکهٔ سبز یکسان به نظر برسند. بیشتر نقشه‌های جهانی تنها می‌گویند درختی وجود دارد یا نه؛ و همین کار را برای کسانی که می‌خواهند از جنگل‌های طبیعی محافظت کنند دشوار می‌کند.

مقررات اتحادیه اروپا دربارهٔ محصولات بدون جنگل‌زدایی (EUDR) نمونهٔ روشنی از این نیاز است: محصولاتی مثل قهوه، کاکائو یا روغن نخل نباید از زمینی آمده باشند که در سال ۲۰۲۰ جنگل بوده و بعد به کشاورزی تبدیل شده است. محصولات چوبی هم باید بدون تخریب جنگل باشند؛ یعنی نه از جنگل‌های اولیه‌ای که به مزرعه یا جنگل کاشته‌شده تبدیل شده‌اند و نه از جنگل‌های طبیعی تجدیدشونده‌ای که به مزرعهٔ چوب تبدیل شده‌اند. پس شرکت‌ها و تنظیم‌گران باید بدانند نه‌فقط درخت کجاست، بلکه چه نوع جنگلی آنجا شکل گرفته و پس از برداشت، چه چیزی جای آن را گرفته است.

سال گذشته همین تیم نقشهٔ «جنگل‌های طبیعی جهان ۲۰۲۰» را با تفکیک ۱۰ متر منتشر کرد که جنگل طبیعی را از بقیهٔ پوشش درختی جدا می‌کرد. آن نقشه برای هر قطعه زمین فقط یک پرسش را پاسخ می‌داد: آیا در ۲۰۲۰ جنگل طبیعی بود یا نه؟ ForTy یک قدم جلوتر می‌رود و می‌گوید چه نوع جنگلی آنجاست و در طول سال‌ها چگونه تغییر می‌کند.

شش دستهٔ ForTy برای طبقه‌بندی زمین

ForTy زمین را بر پایهٔ تعریف‌های سازمان خواروبار و کشاورزی ملل متحد (FAO) به شش دسته تقسیم می‌کند:

• جنگل اولیه: جنگل بومی که نشانهٔ دیدنی از دخالت انسان در آن نیست.
• جنگل طبیعی تجدیدشونده: جنگلی که خودش دوباره رشد کرده، مثلاً پس از چوب‌بری یا آتش‌سوزی.
• جنگل کاشته‌شده: جنگلی که انسان آن را کاشته یا بذرپاشی کرده و در چرخه‌های بلندمدت مدیریت می‌کند.
• مزرعهٔ چوب (Plantation forest): درخت‌زارهای سریع‌رشد با مدیریت فشرده، که اغلب تک‌گونه‌اند.
• درخت‌کاری و اگروفارستری: زمین‌هایی که محصولی جز چوب می‌دهند؛ مانند نخل روغنی، کائوچو، کاکائو یا میوه.
• سایر اراضی: هر چیز دیگری، از علفزار و زمین کشاورزی تا شهر و پهنهٔ آبی.

آموزش مدل: برچسب انسانی و امبدینگ ماهواره‌ای

آموزش این مدل آسان نبود، چون این دسته‌ها تا حدی به نحوهٔ استفاده از زمین وابسته‌اند، نه فقط به ظاهر آن. برای اینکه مدل تفاوت‌ها را یاد بگیرد، تیم پژوهشی مجموعه‌ای بزرگ از نمونه‌های انواع جنگل ساخت: حدود ۱.۷ میلیون نقطهٔ برچسب‌خورده که از بررسی‌های کارشناسی، داده‌های ملی و منطقه‌ای و بازبینی هدفمند جاهایی به دست آمده که مدل در آن‌ها مشکل داشت.

مدل از معماری اختصاصی‌ای استفاده می‌کند که برای چالش‌های داده‌های سنجش از دور طراحی شده است و یکی از ورودی‌های کلیدی آن، امبدینگ‌های آلفاارت (AlphaEarth Foundations) است؛ خلاصه‌های فشرده از سال‌ها مشاهدهٔ ماهواره‌ای برای هر پیکسل ۱۰ متری. همین ورودی به مدل اجازه می‌دهد نشانه‌های ظریف مثل الگوی کاشت، چرخهٔ رشد و ریتم برداشت را ببیند. اگر با کاربرد امبدینگ‌های ماهواره‌ای آشنا نیستید، نوشتهٔ اولموارث ۱.۳؛ امبدینگ ماهواره‌ای کل کره زمین برای همه تصویر کلی این روش را توضیح می‌دهد.

اعتبارسنجی: ۹۰ و ۹۵ درصد در برابر بررسی کارشناسان

نقشه وقتی به کار می‌آید که بتوان به آن اعتماد کرد. به همین دلیل تیم با IIASA و WRI نقشه را روی بیش از ۹٬۰۰۰ سایت که به‌طور تصادفی انتخاب شده بودند آزمود. در هر سایت، دو کارشناس آموزش‌دیده تصاویر با کیفیت بالا و سال‌ها سابقهٔ ماهواره‌ای را بررسی کردند تا تعیین کنند واقعاً چه نوع زمینی آنجاست.

نتیجه: ForTy در ۹۰ درصد موارد نوع جنگل را درست تشخیص داد و در ۹۵ درصد موارد توانست جنگل را از زمین غیرجنگلی جدا کند؛ عملکردی بهتر از دیگر نقشه‌های جهانی جنگل. علاوه بر این، این نقشه به‌جای برچسب بله‌یا‌خیر برای هر قطعه زمین، برای هر کلاس یک امتیاز احتمال می‌دهد. این ویژگی اجازه می‌دهد کاربران طبقه‌بندی را با شرایط منطقه‌ای و دقت مورد نیازشان تنظیم کنند؛ مثلاً شرکتی که ریسک جنگل‌زدایی را زیر EUDR می‌سنجد می‌تواند آستانهٔ سختی بگذارد و فقط پیکسل‌هایی را بپذیرد که مدل درباره‌شان مطمئن است، در حالی که پژوهنده‌ای که وسعت کل جنگل را برآورد می‌کند می‌تواند از کل طیف احتمال استفاده کند.

از یک تصویر لحظه‌ای به روایت تغییر

نقشهٔ یک سال، نقطهٔ شروع خوبی است، اما جنگل‌ها تغییر می‌کنند. سری زمانی تازه — که نسخهٔ مقدماتی آن منتشر شده — رویکردی مشابه را به هر سال از ۲۰۱۷ تا ۲۰۲۵ اعمال می‌کند و نه‌فقط نشان می‌دهد جنگل کجا از بین رفته یا دوباره رشد کرده، بلکه می‌گوید چه نوع تغییری رخ داده است؛ مثلاً جنگل طبیعی به مزرعهٔ چوب تبدیل شده یا زمین رهاشده به‌آرامی در حال بازگشت به جنگل است.

این تفکیک مهم است، چون برخی از مهم‌ترین تغییرها از فضا به‌سختی دیده می‌شوند. وقتی جنگل طبیعی چوب‌بری و بعد با مزرعه جایگزین می‌شود، زمین خیلی زود دوباره سبز به نظر می‌رسد و نقشه‌های رایج پوشش درختی ممکن است آن را تشخیص ندهند. سری زمانی ForTy این تغییرهای پنهان را، هم در جهت کاهش و هم افزایش، آشکار می‌کند.

دسترسی آزاد و مسیر پیش‌رو

نقشهٔ ForTy 2020 — که در نشریهٔ Scientific Data توصیف شده — و سری زمانی جدید، اکنون به‌صورت رایگان و با مجوز باز روی Google Earth Engine در دسترس‌اند. امید تیم سازنده این است که دولت‌ها، شرکت‌ها، گروه‌های حفاظت از محیط زیست و پژوهشگران از آن برای ساختن زنجیره‌های تأمین بدون جنگل‌زدایی، هدایت درست بودجهٔ جنگل و حفاظت از ارزشمندترین جنگل‌های طبیعی استفاده کنند. قرار است سری زمانی در ماه‌های آینده با همکاری شرکا و کاربران بهتر شود.

ForTy بخشی از مجموعه پژوهش‌های «هوش مصنوعی برای طبیعت» در گوگل دیپ‌مایند است؛ مجموعه‌ای که نقشه‌برداری از عوامل از دست رفتن جنگل، پیش‌بینی ریسک جنگل‌زدایی، مدل‌سازی پراکندگی جهانی گونه‌ها و پایش میدانی تنوع زیستی را در بر می‌گیرد. این نقشه همچنین تازه‌ترین افزوده به Google Earth AI است؛ مجموعه‌ای از مدل‌ها و مجموعه‌داده‌های جغرافیایی گوگل که برای پرداختن به چالش‌های محیط زیستی طراحی شده‌اند.

پرسش‌های متداول

منبع: Google DeepMind