Tomando o pulso da Terra

A aplicação de IA aos dados da Terra revela opções sustentáveis ​​para agricultura, reflorestamento e gestão de terras

Ao combinar dados e imagens de satélite da NASA com inteligência artificial proprietária desenvolvida pela terraPulse, Inc., a empresa sediada em North Potomac, Maryland, possibilita que empresas monitorem mudanças na superfície da Terra agora e nos últimos 40 anos.

Erupções vulcânicas, inundações e tornados podem mudar drasticamente a superfície da Terra a ponto de alterações poderem ser vistas do espaço. Algumas modificações causadas pela intervenção humana, como mineração e desmatamento, também são visíveis em imagens de satélite. Nos últimos 50 anos, os satélites Landsat da NASA registraram a superfície mutável do nosso planeta. Agora, mapas de uma empresa chamada terraPulse Inc. ajudam instituições acadêmicas, organizações não governamentais e empresas a ver, entender e gerenciar essas mudanças.

Ao combinar dados históricos e atuais de vários satélites da NASA e europeus, a empresa sediada em North Potomac, Maryland, aplica inteligência artificial (IA) para criar mapas significativos. Essa aplicação do volume massivo de dados da NASA permite que o setor privado tome decisões ecológicas baseadas em dados, de acordo com Joe Sexton, cientista-chefe da terraPulse.

“Nós tomamos o pulso do planeta”, ele disse. “Somos capazes de ver toda a superfície da Terra através de quase 40 anos de mudança. Muitas sociedades cresceram e fracassaram frequentemente porque não conseguiam ver que estavam ultrapassando e usando mal seus recursos naturais. Essa nova habilidade é a melhor chance da humanidade para a sustentabilidade global.”

Dados práticos

“Uma das missões mais importantes da NASA é estudar nosso planeta natal”, disse a Dra. Kathrine Calvin, cientista-chefe e consultora climática sênior da agência, explicando que os muitos satélites de observação da Terra da NASA têm instrumentação para coletar uma variedade de informações. Esses dados incluem imagens, medições atmosféricas e muito mais, criando uma visão abrangente do nosso mundo em constante mudança ( Spinoff 2022 ).

Tudo isso ajudou a tornar a NASA uma líder global na compreensão da ciência da Terra e das mudanças climáticas. Amplos esforços colaborativos com agências espaciais internacionais, instituições acadêmicas, pesquisadores e outros identificam lacunas nos dados e no plano para iniciativas futuras. Os dados resultantes estão disponíveis gratuitamente para qualquer um que os queira.

“Nós geramos um volume muito grande de dados e estamos começando a movê-los para a nuvem”, disse Calvin. Analisar e organizar conjuntos de dados e apresentá-los em formatos úteis é outro esforço contínuo. Usando a elevação do nível do mar como exemplo, Calvin explicou que os satélites medem a altura e o encolhimento de enormes camadas de gelo e a taxa de elevação do nível do mar ao longo do tempo.

Os dados ajudam os cientistas a entender as mudanças no meio ambiente e os processos que as impulsionam, o que pode fornecer informações práticas aos tomadores de decisões locais para planejamento de infraestrutura e preparação para desastres.

No Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, que gerencia muitas das missões de satélite da agência, Sexton foi contratado em 2009 como cientista de pós-doutorado em um projeto para criar o primeiro mapa de alta resolução do mundo da cobertura florestal global. Isso provou ser formativo para seu trabalho.

Plantando árvores, prevenindo incêndios

Dados geoespaciais – informações sobre fenômenos, objetos ou eventos na superfície da Terra – são uma indústria em rápido crescimento.

“Essa nova combinação de imagens de satélite, inteligência artificial e nuvem nos dá a capacidade de desenvolver mais rápido e produzir produtos de dados pertinentes que dão suporte a uma indústria inteiramente nova construída com base na inteligência de localização”, disse Sexton.

Fundos de vários apoiadores do setor público e privado, incluindo subsídios financiados pela NASA, construíram o primeiro mapa global de florestas do mundo em resolução Landsat. O uso de IA e aprendizado de máquina permitiu que a equipe com a qual Sexton trabalhou mais tarde na Universidade de Maryland concluísse o projeto em 2013. A TerraPulse foi formada em 2014 para oferecer monitoramento e análise de ecossistemas em escalas locais e globais. O que começou como suporte para pesquisa acadêmica e científica está se expandindo para incluir vários interesses comerciais.

Uma empresa de mudas de pinheiro precisava identificar clareiras de madeira no sudeste dos Estados Unidos para alcançar potenciais clientes de reflorestamento. Uma empresa de energia de biomassa precisava verificar se os fornecedores estavam reflorestando após a colheita de madeira para suas fábricas. Complementar observações no local economiza horas de trabalho da equipe e o caro processo de avaliação dessas observações.

No entanto, mapear biomassa – a mistura de vegetação no solo, como árvores, arbustos e gramíneas – pode ser complicado. É essencial que os dados históricos para a mesma geografia exata sejam coletados ao longo dos anos. “Podemos voltar para qualquer lugar do mundo porque os algoritmos e dados do terraPulse são consistentes para trás ao longo do tempo”, disse Sexton.

Essa mesma visão abrangente também permite observar quaisquer incêndios ocorridos no registro de satélite.

O fogo muda as paisagens, então é essencial usar as imagens corretas ao modelar o risco de incêndio. A previsão de incêndios florestais é crítica para a segurança pública e o planejamento de desastres. Mas mais indústrias também estão buscando dados de satélite para planejar a resiliência às mudanças climáticas monitorando instalações em todo o mundo, identificando fatores de risco administráveis ​​e muito mais ( Spinoff 2021 ).

Valorização de créditos de carbono

Corretores de terras, companhias de seguros, investidores e desenvolvedores estão adotando uma visão mais sustentável do uso da terra e recorrendo a empresas como a terraPulse para obter melhores informações sobre uma área geográfica. Para um resort, as melhores vistas podem determinar o valor do aluguel de cabines. Outros podem precisar saber quais recursos naturais estão próximos.

Estratégias de avaliação de risco são um foco principal, de acordo com Sexton. “Ajuda o cliente quando pegamos seus dados, aplicamos nossa IA e fornecemos a eles um mapa regional que mostra mudanças e condições específicas para suas necessidades”, disse ele. Isso pode ser olhar para o histórico de inundações para adicionar medidas preventivas.

Os clientes agrícolas também precisam de informações, seja para uma fazenda familiar ou para várias propriedades em vários estados. Os fazendeiros podem monitorar as características da terra e do habitat da vida selvagem nas proximidades para informar mudanças no plantio. Os pecuaristas rastreiam os índices de saúde da vegetação durante a estação de crescimento para influenciar as escolhas de gerenciamento de alcance.

Um novo serviço chamado terraView é uma plataforma online para monitorar cobertura de árvores, desmatamento e outros índices. Com resolução espacial de 32 pés a partir de 2017 usando dados Sentinel-2 da Agência Espacial Europeia, e com resolução espacial de 98 pés de volta a 1984 usando Landsat, este serviço detecta e monitora mudanças florestais globalmente na mais alta resolução disponível em escala mundial.

Para clientes do mercado de carbono, esse tipo de mapeamento ajuda a definir o valor das áreas florestais deixadas em um estado natural. Para compensar as emissões de combustíveis fósseis, uma empresa pode comprar “créditos de carbono” – um crédito equivale a uma tonelada de dióxido de carbono ou a quantidade equivalente de outro gás de efeito estufa. Comprar créditos iguais às emissões produzidas irá, em teoria, reduzir ou sequestrar a mesma quantidade de gás de efeito estufa. O dinheiro pode ser usado para esforços de reflorestamento ou para pagar indivíduos para manter terras não desenvolvidas.

Um desafio para o proprietário de terras é identificar quanto carbono uma área geográfica pode sequestrar, que é o que impulsiona seu valor de crédito. Para empresas que compram esses créditos, monitorar a terra é uma maneira de garantir que a compensação de carbono seja mantida.

‘Ver além dos cantos’

“O que o sensoriamento remoto fornece são informações para os tempos e lugares que você não pode acessar por si mesmo. Isso inclui o outro lado do planeta”, disse Sexton.

Essas medições tiradas do espaço ainda estão passando por pesquisas e desenvolvimentos significativos. A NASA Earth Science está financiando várias iniciativas para usar sensoriamento remoto para expandir nossa compreensão do impacto da mudança da cobertura do solo, incluindo o esforço da terraPulse para usar FitBits para rastrear a saúde de veados selvagens para avaliar e entender o impacto da mudança de habitat. Este trabalho é de particular interesse para Sexton, que se formou como ecologista. Ele disse que esse tipo de informação é essencial para manter florestas saudáveis ​​para a vida selvagem.

“A observação da Terra nos diz como nosso planeta se parece agora. Nós fornecemos essa informação às pessoas em tempo quase real em muitos casos, para que elas possam responder ao mundo e como ele mudou ao redor delas”, disse Calvin.

Sexton chama a capacidade de acessar essas informações sobre lugares que os indivíduos não conseguem chegar de “ver além dos cantos”. Ele aprecia a contribuição que a NASA fez para “democratizar” o acesso.

“Qualquer pessoa com acesso a um computador e à internet é capaz de ver qualquer lugar do mundo com uma resolução maior do que nunca”, disse ele.