Med hjälp av NASA-satellitbilder och maskininlärning, Forskare vid University of Texas i Austin har kartlagt förändringar i landskapet i nordvästra Belize under en period av fyra decennier, hitta betydande förluster av skog och våtmarker, men också framgångsrik återväxt av skog i etablerade bevarandezoner som skyddar överlevande strukturer i den forntida Maya.

Forskningen fungerar som en fallstudie för andra snabbt utvecklande och tropiska regioner i världen, särskilt på platser som kämpar för att balansera bevarandet av skog och våtmarker med jordbruksbehov och livsmedelssäkerhet.

"Globala studier i stor skala visar att tropisk avskogning och förstörelse av våtmarker sker snabbt, som bidrar till klimatförändringen på flera sätt, såsom genom ökade växthusgaser, sa Timothy Beach, studiens medförfattare och professor vid institutionen för geografi och miljö vid UT Austin. "Dessa leder också till mer avrinning och vattenföroreningar i stora delar av den globala södern. Belize har fungerat som vårt långsiktiga miljöforskningslaboratorium för detta globala dilemma."

I en studie publicerad i Fjärranalys , teamet ledd av UT Austin doktorand Colin Doyle använde satellitbilder från NASA:s Landsat-arkiv för att kvantifiera förändringar av markanvändning och landtäckning (LULC) som inträffade i Belizes Orange Walk District 1984-1987, 1999-2001 och 2014-2016. Perioderna valdes för att motsvara snabba förändringar i jordbrukssystemet och bevarandeinsatser.

Landsat-programmet, som har spelat in bilder av jorden sedan 1972, är för närvarande på sin åttonde satellit. Att studera så breda perioder, författarna använde bilder från Landsat 8 och tidigare satelliter och använde ett multitemporalt tillvägagångssätt, skapa sammansatta bilder från våta och torra årstider under flera år för varje period. De tränade sedan en algoritm för att identifiera åtta distinkta landtyper, inklusive flera sorter av skog och våtmarker. Från detta, de genererade kartor som illustrerar LULC för var och en av de tre perioderna.

Under den första perioden (1984-1987) avskogningen var begränsad till små fläckar som härrörde från milpa-odling – ett system med roterande grödor och tillåta tidigare odlingar att ligga i träda mellan användningen för att maximera avkastningen.

Flera skyddade områden etablerades i slutet av 1980-talet och början av 1990-talet. Vid den andra granskade perioden (1999-2001), skogarna i dessa skyddade områden hade återväxt men förlusterna till våtmarker fortsatte, liksom omvandlingen av oskyddad mark till jordbruk.

Den tredje kartlagda perioden (2014-2016) följde en övergång till industriellt jordbruk på 2000-talet och visade på "alarmerande" förluster till både skog (7,5 % förlust) och våtmarker (28,2 % förlust) utanför skyddade områden, sa medförfattaren Sheryl Luzzadder-Beach, grundare av universitetets vattenkvalitets- och miljöhydrologiska laboratorie.

Befolkningsökningen bidrog till ökningen av mark som användes för jordbruk. Dock, det var en större faktor mellan första och andra perioden, när befolkningen nästan fördubblades, än mellan andra och tredje perioden, när befolkningen växte långsammare, vilket tyder på att förändringar i jordbruksmetoder hade en större inverkan på markanvändningen.

Kartorna avslöjade också vikten av bevarandeinsatser för att underhålla skog. Av den återstående skogen i undersökningsområdet, 76 % beräknas vara på skyddade marker. Dessa livsmiljöer är avgörande för att hysa inhemsk flora och fauna och innehåller även strukturer från Maya-civilisationen som är viktiga för regionens kulturarv.

"Dessa ekosystem tillhandahåller många tjänster som att hjälpa till i vattnets kretslopp och förhindra översvämningar, " Sa Doyle. "Omvandlingen av skog till betesmark och industriellt jordbruk är också en stor bidragande orsak till att öka utsläppen av växthusgaser över tropikerna."