Wie werden entwaldete Landflächen in Afrika genutzt?

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Mit Satellitendaten und Methoden Maschinellen Lernens gelingt es, 15
Landnutzungsformen zu identifizieren und zu lokalisieren – vom Anbau
verschiedener Nutzpflanzen wie Kaffee, Kakao und Kautschuk, über Weideland
bis Bergbau. Das zeigt eine Studie in Nature Scientific Reports. Die
hochauflösenden Karten können helfen, die fortschreitende Entwaldung in
den Tropen einzudämmen. Das ist auch hilfreich zur Umsetzung einer neuen
EU-Verordnung zum Nachweis „entwaldungsfreier Lieferketten“.

Zusammenfassung

Die bewaldeten Flächen Afrikas – schätzungsweise 14 Prozent der globalen
Waldflächen – gehen immer weiter und immer schneller zurück –
hauptsächlich, weil die Menschen eingreifen und das Land für
wirtschaftliche Zwecke anders nutzen. Da die natürlichen Wälder wichtige
CO2-Speicher und Lebensräume sind, hat diese Entwicklung erhebliche
Auswirkungen auf den Klimawandel und die Unversehrtheit der Natur. Um
nachvollziehen zu können, wo und warum Umwandlungen von Wald stattfinden
und im Sinne von Klimaschutz und Biodiversität gezielt steuernd eingreifen
zu können, fehlt es bislang an ausreichend guten Daten und einer
detaillierten Kenntnis über die diversen Nachnutzungsformen der
entwaldeten Flächen. Dies liefert nun eine neue Studie von Forschenden um
Robert N. Masolele und Johannes Reiche von der Wageningen University in
den Niederlanden und Martin Herold vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ
in Potsdam, die im Fachmagazin Nature Scientific Reports erschienen ist.

Sie nutzten hochauflösende Satellitendaten, die sie auf Basis von lokalen
Referenzdaten für 15 verschiedene Landnutzungsarten – von Nutzpflanzen wie
Kaffee, Cashew und Kautschuk über Weideland bis zu Bergbau – mithilfe von
Deep-Learning-Methoden auswerteten. Auf diese Weise konnten sie die erste
hochauflösende (auf fünf Meter genaue) und kontinentale Kartierung der
Landnutzung nach Entwaldung über einen weiten Bereich des Afrikanischen
Kontinents erstellen. Damit schaffen sie eine verbesserte Grundlage für
die strategische Planung und Umsetzung von Maßnahmen zur Eindämmung der
Entwaldung – sowohl durch Regierungen und Waldschutzbehörden in Afrika als
auch in der EU, wo es eine neue Verordnung zum Nachweis „entwaldungsfreier
Lieferketten“ für Produkte aus bestimmten Rohstoffen gibt.

Hintergrund: Afrikas bedrohte Wälder und eine EU-Verordnung zur Bekämpfung
der Entwaldung

In den letzten zwei Jahrzehnten hat Afrika einen raschen Rückgang von
Waldflächen und Baumbestand zu verzeichnen. Wie sich die Landnutzung nach
der Entwaldung entwickelt, hat erhebliche Auswirkungen auf die
Waldbiomasse, die biologische Vielfalt und den Wasserkreislauf. Diese
Veränderungen können je nach Ort, Intensität und räumlicher Ausdehnung des
Waldverlustes unterschiedlich stark ausgeprägt sein. Das Verständnis über
das räumlich-zeitliche Ausmaß und die Motive von Entwaldung in Afrika sind
von entscheidender Bedeutung, um ihren Beitrag zu den
Treibhausgasemissionen und die negativen Auswirkungen auf das
Waldökosystem zu verstehen und einzudämmen.

Zur Eindämmung der Waldverluste will auch die EU einen wichtigen Beitrag
leisten. Mit der „Verordnung der Europäischen Union zur Bekämpfung der
Entwaldung“ (EUDR) soll sichergestellt werden, dass Produkte, die auf dem
EU-Markt in Verkehr gebracht werden, ohne Entwaldung hergestellt wurden,
sodass die Wälder der Welt für künftige Generationen geschützt werden.
Darüber hinaus fördert sie die Transparenz und Rückverfolgbarkeit in den
Lieferketten und erleichtert es den Verbraucher:innen, bewusste
Kaufentscheidungen zu treffen.

Bisherige Datenbasis unzureichend

Obwohl es in gewissem Umfang nationale und regionale Statistiken gibt, die
die Trends des Waldverlustes dokumentieren, fehlt es bislang an
konsistenten, detaillierten und räumlich expliziten Schätzungen und
Kartierungen der für den Waldverlust verantwortlichen Faktoren. Verfügbare
Angaben beruhen oft nur auf Stichproben zu einzelnen Zeitpunkten, sind
nicht in ausreichender räumlich-zeitlicher Auflösung sowie thematischer
Gliederung verfügbar und umfassten bisher nur Trockenwälder.
Interpretationen beruhen oft auf visueller Inspektion von
Satellitenbildern und auf der historischen Erwartung, dass verschiedene
Formen der Subsistenzlandwirtschaft fortbestehen und dass bestimmte
Landnutzungen auf bestimmte geografische Standorte beschränkt sind.
Hierdurch wird die Vielfalt der tatsächlichen Ursachen für den Waldverlust
übersehen.

Umfassender Ansatz der Kartierung mit hochauflösenden Satellitendaten

In einer umfangreichen Studie haben Forschende um Robert N. Masolele,
Post-Doc-Wissenschaftler an der Wageningen University in den Niederlanden,
und Martin Herold, Leiter der Sektion 1.4 „Fernerkundung und
Geoinformatik“ am Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ und Professor an der
Universität Potsdam, nun die komplexen Muster der Landnutzung
entschlüsselt, die nach der Entwaldung in den vielfältigen Landschaften
Afrikas entstehen. Sie präsentieren die erste flächendeckende Karte der
Landnutzung nach Entwaldung in Afrika, die den Waldverlust von 2001 bis
2020 abdeckt. Die Karte ist mit einer räumlichen Auflösung von fünf Metern
und 15 Landnutzungsklassen verfügbar: von Nutzpflanzen wie Kakao, Cashew,
Ölpalme, Kautschuk, Kaffee und Tee bis hin zu Bergbau, Straßen,
Siedlungen, Weideland, kleiner und größerer Landwirtschaft sowie
Plantagenwald und sonstiges Land mit Baumbewuchs.

Die Forschenden stützten sich einerseits auf die hochauflösenden Planet-
NICFI-Satellitendaten, die von der „Norway‘s International Climate &
Forests Initiative“ (NICFI) zur Verfügung gestellt werden. Dementsprechend
wurde die Studie auf dem afrikanischen Kontinent zwischen 30 Grad
nördlicher Breite und 30 Grad südlicher Breite durchgeführt und umfasst
Länder im westlichen, zentralen, östlichen und südlichen Afrika. Die
Region ist sowohl durch Feuchtwälder als auch durch Trockenwälder
gekennzeichnet.

Zum anderen nutzten sie Referenzdaten aus verschiedenen Publikationen, die
zum Teil über Crowd-Sourcing mit Hilfe von Citizen Science gewonnen wurden
oder aus anderen Fernerkundungskampagnen und offenen Datenquellen stammen.

„Das Besondere an dieser Studie ist der innovative Einsatz von
hochauflösenden Satellitenbildern und regionalem Wissen in Kombination mit
maschinellen Lernalgorithmen und aktivem Lernen. Das ermöglichte es uns,
die Landnutzung nach der Entwaldung genau zu identifizieren, in einem
bisher nie dagewesenen Umfang und Detailgrad zu kartieren und den Trend
und die Hotspots der Landnutzungsumwandlung in verschiedenen Ländern und
Regionen Afrikas zu bewerten“, erläutert Robert N. Masolele, Erstautor der
Studie.

Die wichtigsten Ergebnisse hinsichtlich der Landnutzung

Dabei offenbart sich ein komplexes Geflecht von Landnutzungen, die nach
Entwaldungsereignissen entstehen. Die Studie zeigt, dass die Ursachen für
den Waldverlust je nach Region unterschiedlich sind. Im Allgemeinen ist
der Ackerbau in kleinem Maßstab der Hauptgrund für den Waldverlust in
Afrika, mit Hotspots in Madagaskar und der Demokratischen Republik Kongo.
Darüber hinaus sind Nutzpflanzen wie Kakao, Ölpalmen und Kautschuk
Hauptursachen für den Waldverlust in den Feuchtwäldern West- und
Zentralafrikas und bilden einen „Bogen der Nutzpflanzenexpansion“ in
dieser Region. Gleichzeitig dominieren die Hotspots für Cashew zunehmend
die Trockenwälder im westlichen und südöstlichen Afrika, während größere
Hotspots für großflächige Anbauflächen in Nigeria und Sambia gefunden
wurden. Die zunehmende Ausdehnung von Kakao-, Cashew-, Ölpalm-, Kautschuk-
und großflächigen Anbauflächen in den Feucht- und Trockenwäldern West- und
Südostafrikas deutet darauf hin, dass diese Gebiete anfällig für künftige
Landnutzungsänderungen durch Rohstoffpflanzen sind.

Einordnung und Ausblick

Obwohl die Kartierung sehr umfangreich ist, räumt die Studie ein, dass es
schwierig ist, bestimmte Formen der Landnutzung mit hoher Genauigkeit zu
klassifizieren. Faktoren wie Wolkenbedeckung und jahreszeitliche
Schwankungen stellen Einschränkungen dar, die die Notwendigkeit einer
kontinuierlichen Verfeinerung und Validierung unterstreichen.

„Die Studie liefert einen entscheidenden Beitrag zu unserem Verständnis
des komplexen Zusammenspiels zwischen menschlichem Wirtschaften
Aktivitäten und der Umwelt. Ihre besondere Bedeutung liegt darin, dass sie
Menschen in politischen Entscheidungsfunktionen, im Naturschutz und in der
Wissenschaft ein detailliertes Verständnis für die unterschiedlichen
Entwicklungen vermittelt, die Land in weiten Teilen Afrikas nach der
Entwaldung durchläuft. Dieses Wissen ist von entscheidender Bedeutung für
die Ausarbeitung gezielter Schutzstrategien, die Verwirklichung der Ziele
für nachhaltige Entwicklung und die Minderung der Umweltauswirkungen der
Entwaldung auf dem gesamten afrikanischen Kontinent“, betont Koautor
Martin Herold. „Auch wir in Europa werden davon profitieren, denn die neue
EU-Verordnung für entwaldungsfreie Produkte fordern für bestimmte
Rohstoffe wie Kaffee, Kakao und Kautschuk den Nachweis entwaldungsfreier
Lieferketten.“

Insgesamt zeigt diese neue Studie das große Potenzial der Nutzung
hochauflösender Satellitendaten in Kombination mit künstlicher Intelligenz
und regionalem Wissen, um Informationen für verschiedene Interessengruppen
bereitzustellen und die Transparenz bei der Verfolgung kritischer
waldbezogener Landnutzungsänderungen in tropischen Wäldern zu verbessern.