Comment Google Earth Engine a révolutionné la façon dont nous surveillons la déforestation

Par Jéssica Maes, journaliste environnementale à Folha de S.Paulo qui fait partie du programme Emerging Media Leaders du Centre international de journalisme.

L'échelle de la nature peut être très difficile à appréhender. La plus grande forêt tropicale de la planète, par exemple, l'Amazonie s'étend sur près de 2,6 millions de kilomètres carrés, traversant les frontières de neuf pays. C'est plus de deux fois la taille de l'Inde et l'équivalent de 68 % de la superficie totale des États-Unis.

Essayer de protéger quelque chose d'aussi grand est un défi de taille et de complexité similaires, mais cela a été facilité par Earth Engine de Google, un service de traitement géospatial destiné aux chercheurs et autres experts en politiques publiques. Lancé en 2010, il a complètement changé la façon dont les scientifiques peuvent suivre la perte de forêts dans le monde entier en rendant le processus beaucoup plus rapide et plus large - et tout a commencé avec la curiosité d'une personne.

En 2005, l'ingénieur Google Rebecca Moore a découvert un nouveau projet d'exploitation forestière près de chez elle dans les montagnes de Santa Cruz en Californie du Nord. Bien que le plan du projet ait été partagé avec sa communauté par les développeurs, il n'était guère informatif ou transparent.

"C'était un document de 400 pages avec une carte sommaire en noir et blanc que personne ne pouvait comprendre. Personne ne pouvait même dire où il allait se trouver, encore moins les détails de ce qui était proposé", dit-elle.

Se décrivant comme une geek des cartes, elle a décidé d'utiliser Google Earth, l'outil de visualisation global qui a été lancé quelques années auparavant, pour examiner la zone ciblée de 1 000 acres. Les images satellite haute résolution ont montré ce que les 400 pages n'ont pas montré : le projet aurait un impact sur la vie quotidienne non seulement des 2 000 personnes de la communauté, mais aussi des résidents de la communauté plus large de la Silicon Valley qui obtenaient leur eau potable de cette région.

La zone était composée de séquoias côtiers, une espèce de séquoia en voie de disparition qui comprend certains des arbres vivants les plus hauts et les organismes vivant le plus longtemps sur Terre.

"Il s'est avéré que les hélicoptères allaient atterrir et décoller et transporter les bûches au-dessus de l'école maternelle et de la garderie", se souvient-elle. "Cela allait aller jusqu'à moins de 100 mètres de trois écoles."

Avec une vidéo survolée de moins de deux minutes, elle a pu mobiliser la communauté et finalement stopper le projet d'exploitation forestière. "Voir l'ampleur de la destruction, voir où la déforestation se produit, vous donne un aperçu de ce qui la cause, quelles zones sont les plus menacées et ont besoin de plus de protection", explique Moore, qui est maintenant directeur de Google Earth, Earth Engine et Outreach.

Bien qu'il s'agisse d'une zone relativement petite et qu'elle ne concerne qu'un moment précis, le fait de pouvoir aider à arrêter le projet d'exploitation forestière à l'aide de Google Earth a suscité chez Moore l'idée qu'une surveillance similaire pourrait être effectuée pour les forêts du monde. Mais pour que cela fonctionne, les chercheurs auraient besoin d'avoir accès à une énorme base de données et à des outils pour traiter toutes ces données - c'était la graine de Google Earth Engine.

Jusque-là, les cartes et les images satellites seraient stockées dans différentes institutions, telles que la NASA et d'autres agences gouvernementales, et les scientifiques devaient rassembler ces informations et les télécharger sur leurs ordinateurs, et ce n'est qu'alors qu'ils pourraient commencer l'analyse. C'était opportun, prenant des semaines pour tout collecter, et coûteux, en raison de la puissance matérielle nécessaire.

"Google Earth Engine change ce paradigme", explique Gilberto Câmara, informaticien et ancien directeur de l'Institut national brésilien de recherche spatiale (INPE). "Au lieu que les données aillent là où se trouve le logiciel, c'est-à-dire votre ordinateur, le logiciel va là où se trouvent les données, c'est-à-dire Google."

Le géant de la technologie a rassemblé les images satellite en libre accès des instituts de recherche du monde entier, des États-Unis à l'Europe et au Brésil, les a téléchargées sur son service cloud et les a mises à la disposition des universitaires, ainsi que des fonctions de programmation pour traiter les données. "Cela bénéficie évidemment grandement de la capacité de Google à être un entrepôt de données volumineux", déclare Câmara.

"Nous utilisons les centres de données de Google pour importer, chaque jour, des milliers et des milliers d'images provenant de centaines de satellites et d'autres sources de données et les stocker sous une forme prête à être analysée", explique Moore.

La première cible de toute cette puissance mécanique était la plus grande forêt tropicale du monde. À l'Amazon Institute of People and the Environment (Imazon), une organisation à but non lucratif, a été construit le premier système de surveillance forestière opérationnel sur Earth Engine. Il a été intégré à son système d'alerte à la déforestation pour signaler mensuellement le rythme de la dégradation des forêts et de la déforestation en Amazonie brésilienne.

Ce travail a été suivi d'une analyse révolutionnaire. Publiée dans Science en 2013, il s'agissait de la première carte haute résolution des forêts du monde et de leur évolution au cours des 12 années précédentes.

"Cela n'avait jamais été fait auparavant, et la raison en était : cela nécessitait plus d'un million d'heures de calcul. Mais parce que nous l'avons exécuté sur 10 000 ordinateurs en parallèle, nous avons eu le résultat en quelques jours. Sur un seul ordinateur, cela ont pris 15 ans », explique Moore.

L'énergie est un gros problème quand on parle de changement climatique, car le monde dépend encore fortement des combustibles fossiles. Cependant, la déforestation est également un facteur important de l'augmentation de la température mondiale, non seulement parce qu'elle réduit la quantité de stockage de carbone disponible, mais aussi en raison du carbone émis par la destruction des forêts. C'est particulièrement important dans le cas du Brésil.

Selon les données officielles les plus récentes, l'Amazonie brésilienne a perdu plus de 4 466 miles carrés de couverture forestière d'août 2021 à juillet 2022 (les chiffres de la déforestation sont mesurés en tenant compte de la saison des pluies dans la région, qui se termine en juillet). Pour mieux comprendre l'ampleur de la destruction, cela équivaut à près de 15 fois la superficie de New York.

La destruction de la forêt amazonienne affecte non seulement la région et les communautés qui y vivent, mais le monde entier. Il aide à réguler le climat mondial en stockant du carbone et en libérant des milliards de tonnes d'eau dans l'atmosphère. La protection de sa biodiversité contribue également à prévenir de nouvelles épidémies et des sources possibles de médicaments.

Pour tenter d'inverser les taux élevés de déforestation, le gouvernement brésilien vient de publier un nouveau plan qui va de la lutte contre la criminalité environnementale à la promotion d'activités de bioéconomie qui génèrent des revenus pour les communautés locales tout en préservant la forêt.

Le plus grand pays d'Amérique latine, le Brésil est le septième émetteur annuel de gaz à effet de serre, représentant 3% du total mondial, selon les données de 2019 compilées par le World Resources Institute. Les principaux émetteurs sont la Chine (25,2 %), les États-Unis (12 %) et l'Inde (7 %).

Alors qu'environ 71 % de l'électricité mondiale provient de sources non renouvelables, ce chiffre tombe à 17 % au Brésil. La plupart des émissions de carbone du pays proviennent de la déforestation et des changements d'utilisation des terres, représentant environ 49% de leurs émissions en 2021.

La plupart des émissions de carbone du Brésil proviennent de la déforestation et des changements d'utilisation des terres, représentant environ 49 % de leurs émissions en 2021

Ce chiffre est généré chaque année par le Système d'estimation des émissions et de l'élimination des gaz à effet de serre, une initiative non gouvernementale. Le système a une plate-forme sœur appelée MapBiomas ("MapBiomes", dans une traduction littérale), qui suit la déforestation, les incendies, l'exploitation minière, les eaux de surface, les infrastructures et la qualité des pâturages dans tout le pays.

Créé par un réseau de scientifiques et d'institutions de recherche, MapBiomas a été lancé pour la première fois en 2015 lors de la conférence des Nations Unies sur le climat à Paris.

"Nous devions produire une carte chaque année pour voir si les politiques publiques et les recommandations que nous faisions affectaient les émissions et les absorptions de gaz à effet de serre", explique Marcos Rosa, le coordinateur technique de MapBiomas.

C'était difficile car cela exigeait un énorme ensemble de données (images quotidiennes à haute résolution de tout le pays), beaucoup de puissance de traitement et d'apprentissage automatique (pour identifier et classer les changements sur les images satellites de l'Amazonie et des cinq autres biomes du Brésil) .

"Google Earth Engine a permis aux [chercheurs de] chaque biome de travailler à distance sans avoir à acheter une grande infrastructure de calcul."

C'est là que Google Earth Engine est entré en jeu. "C'était essentiel. Google Earth Engine a permis aux [chercheurs de] chaque biome de travailler à distance sans avoir à acheter une grande infrastructure de calcul", explique Rosa.

Ce type de surveillance a été porté à l'échelle mondiale par le Global Forest Watch (GFW) du World Resources Institute, lancé en 2014. La directrice de la plateforme, Mikaela Weisse, explique que l'institut est impliqué dans la fourniture d'informations forestières transparentes depuis les années 1990 mais, jusque-là, n'avait pas la technologie pour le rendre mondial.

"Un certain nombre d'avancées ont rendu cela possible - y compris l'accès gratuit à l'imagerie satellite et un meilleur accès à Internet dans le monde entier - mais un élément clé de cela est le cloud computing et la puissance d'analyse des images satellite à l'aide de Google Earth Engine", dit-elle.

Certains de leurs partenaires sont des chercheurs de l'Université du Maryland et de l'Université de Wageningen, qui utilisent le système de Google pour créer des alertes de déforestation en temps quasi réel, détectant les changements dans la forêt dès que possible afin d'inspirer une réponse.

Néanmoins, Weisse voit quelques lacunes dans les données disponibles. "Les tropiques sont particulièrement difficiles à surveiller à l'aide d'images satellite car ils sont si souvent nuageux. Il y a aussi moins d'informations historiques et terrestres disponibles à ces endroits", dit-elle, ajoutant que des organisations publiques et privées s'efforcent de résoudre ce problème. .

Bien que les scientifiques qui ont parlé à The Verge n'aient pas exprimé de préoccupations particulières à ce sujet, Google est une énorme entreprise qui, naturellement, a ses propres intérêts économiques - qui ne seront pas toujours alignés sur les problèmes environnementaux. Dans le cas d'Earth Engine, des problèmes pourraient hypothétiquement surgir concernant la fiabilité des données rendues publiques ou l'intérêt de l'entreprise à maintenir la plate-forme en fonctionnement, par exemple.

Rebecca Moore de Google souligne que toutes les images qu'ils fournissent sont dans le domaine public. "Ce sont des données provenant de satellites gouvernementaux, par exemple, aux États-Unis, au Brésil, en Europe, au Japon", dit-elle. "Et toutes les données sont scientifiquement examinées par des pairs."

"Je ne vois pas de conflits d'intérêts qui auraient un impact sur les données produites par des chercheurs indépendants avec Earth Engine", déclare Weisse. "Le plus grand risque est que si Google décidait qu'il n'était pas dans son intérêt économique de continuer à offrir ce service, ce serait une énorme perte pour la communauté des chercheurs."

"Le plus grand risque est que si Google décidait qu'il n'était pas dans son intérêt économique de continuer à offrir ce service, ce serait une énorme perte pour la communauté des chercheurs."

Même si le service de Google était le premier du genre, il existe aujourd'hui des alternatives, telles que Microsoft Planetary Computing et Amazon's Earth on AWS. "Plusieurs pays ont également lancé des efforts pour avoir leurs propres plateformes de type Google", explique Gilberto Câmara de l'INPE.

Il affirme que Google a démocratisé l'accès à l'information, mais pense que Earth Engine n'a pas beaucoup évolué depuis 2010. "Il a certaines capacités de traitement, mais ce n'est pas un système universel qui donne accès à des méthodes d'apprentissage automatique de pointe."

Marcos Rosa de MapBiomas dit que, même s'ils ont un partenariat avec Google pour l'espace de stockage numérique, l'entreprise n'a jamais essayé de se mêler du contenu qu'ils produisent.

"Nous avons toujours gardé une alternative pour les données que nous produisons avec Google Earth Engine. Ainsi, si Google change de politique - ce qui ne s'est jamais produit - nous pouvons répliquer [le modèle] sur une autre plate-forme, comme celle d'Amazon."

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