Onderzoekers gebruiken satellietbeelden en kunstmatige intelligentie om menselijke activiteiten op zee nauwkeuriger dan ooit tevoren in kaart te brengen. Het werk bracht een groot aantal voorheen onbekende industriële activiteiten aan het licht, van twijfelachtige visserijactiviteiten tot de explosie van de ontwikkeling van offshore-energie.
De kaarten worden vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Nature. Uit onderzoek onder leiding van Global Fishing Watch, een non-profitorganisatie gesteund door Google, blijkt dat tot driekwart van de industriële vissersvaartuigen ter wereld niet publiekelijk wordt gevolgd. Tot 30% van de scheepvaart- en energieschepen wordt ook niet publiekelijk gevolgd.
Onderzoekers zeggen dat deze blinde vlekken natuurbehoudsinspanningen over de hele wereld kunnen belemmeren. Om de oceanen en de visserij in de wereld beter te beschermen, hebben beleidsmakers een nauwkeuriger inzicht nodig in waar mensen offshore hulpbronnen exploiteren.
Volgens het Kunming-Montreal Global Biodiversity Framework dat vorig jaar werd aangenomen, hebben bijna alle landen op de planeet ingestemd met een gemeenschappelijk doel om tegen 2030 30% van het land- en wateroppervlak op aarde te beschermen. De vraag is dus welke 30% we moeten beschermen? "Zonder deze kaart kun je niet bespreken waar de visserijactiviteiten zijn, waar de olieplatforms zijn", zegt David Kroodsma, co-auteur van het Nature-artikel en directeur onderzoek en innovatie bij Global Fisheries Watch.
Tot nu toe vertrouwden Global Fisheries Watch en andere organisaties voornamelijk op automatische maritieme identificatiesystemen (AIS) om te begrijpen wat er op zee gebeurt. Het systeem kan schepen met radiozenderboxen volgen, en de gegevens zijn in het verleden gebruikt om overbevissing en dwangarbeid aan boord van schepen te documenteren. Toch kent het systeem aanzienlijke beperkingen. Vereisten voor het vervoer van AIS variëren per land en scheepstype. En wanneer iemand detectie wil vermijden of ergens naartoe wil varen met een zwak signaal, kan hij de box eenvoudig uitzetten.
Om de gaten op te vullen analyseerden Kroodsma en zijn collega's 2.000 terabyte aan beelden afkomstig van de Sentinel-1-satellietconstellatie van de European Space Agency. Sentinel-1 maakt gebruik van geavanceerde radarinstrumenten om het aardoppervlak te observeren in plaats van traditionele optische beelden te maken (zoals het maken van foto's met een camera). Radar kan door wolken heen dringen en in het donker ‘zien’ – het kan offshore-activiteit detecteren die AIS mist.
Omdat 2.000 TB aan gegevens behoorlijk groot is, ontwikkelden de onderzoekers drie deep learning-modellen om elk gedetecteerd schip te classificeren, de omvang ervan te schatten en verschillende soorten offshore-infrastructuur te classificeren. Ze monitorden ongeveer 15% van de oceanen in de wereld, waar 75% van de industriële activiteit plaatsvindt, en keken naar de bewegingen van schepen en de ontwikkeling van vaste offshore-constructies zoals booreilanden en windturbines tussen 2017 en 2021.
De visserijactiviteit daalde aan het begin van de COVID-19-pandemie in 2020, maar ze troffen intensief scheepsverkeer aan in gebieden van het openbare volgsysteem waar ‘voorheen weinig scheepsactiviteit was’, vooral in Zuid- en Zuidoost-Azië en langs de noordelijke en westelijke kusten van Afrika.
De gegevens laten ook een hausse zien in de ontwikkeling van offshore-energie. Tegen eind 2020 zullen er meer windturbines zijn dan petroleumconstructies. Het jaar daarop waren turbines goed voor 48% van alle maritieme infrastructuur, terwijl oliestructuren 38% voor hun rekening namen.
Bijna alle offshore windontwikkeling vindt plaats voor de kusten van Noord-Europa en China. In het noordoosten van de VS hebben tegenstanders van schone energie geprobeerd de walvissterfte ten onrechte in verband te brengen met de komende ontwikkeling van offshore windenergie, ondanks bewijs dat scheepsaanvallen het probleem vormen.
Er zijn meer schepen die oliestructuren omsingelen dan er windturbines zijn. Tankers worden soms gebruikt om olie naar de kust te transporteren als alternatief voor pijpleidingen. In de vijf onderzochte jaren groeide het aantal oliestructuren met 16%. Tegen 2021 zal de ontwikkeling van offshore-olie wereldwijd vijf keer meer scheepsverkeer veroorzaken dan windturbines. "De werkelijke hoeveelheid scheepsverkeer veroorzaakt door windturbines over de hele wereld is minuscuul vergeleken met ander verkeer", zei Klozma.
Op de wereldkaart geven blauwe cirkels de locatie van offshore windinfrastructuur aan, voornamelijk in Europa en China. De gele cirkel geeft de locatie van het olieplatform aan. Paarse cirkels geven de locatie van "andere structuren" aan.
Op de vraag of dergelijk onderzoek mogelijk zou zijn zonder kunstmatige intelligentie, “is het korte antwoord nee, dat denk ik niet”, zegt Fernando Paolo, hoofdauteur van het onderzoek en machine learning-ingenieur bij Global Fisheries Watch. "Deep learning is goed in het ontdekken van patronen in enorme hoeveelheden gegevens."
Een ander artikel dat vandaag in Nature is gepubliceerd, bespreekt het onderzoek van Paolo en Kroodsma, waarin wordt gesteld dat het nieuwe machine learning-instrument, als open source-software voor het verwerken van mondiale satellietbeelden, "de toegang tot gegevens en hulpmiddelen democratiseert, waardoor onderzoekers, analisten en beleidsmakers in lage-inkomenslanden tegen lage kosten kunnen profiteren van trackingtechnologie." Het artikel is geschreven door Konstantin Klemmer, een postdoctoraal onderzoeker bij Microsoft, en Esther Rolf, een assistent-professor aan de Universiteit van Colorado Boulder.
Deze technologische vooruitgang vormt een belangrijke basis voor het documenteren van snelle veranderingen in de maritieme activiteit op een kritiek moment waarin landen proberen de klimaatverandering een halt toe te roepen en de biodiversiteit te beschermen voordat het te laat is. “De reden dat dit ertoe doet is omdat de zee steeds drukker wordt, steeds meer gebruikt wordt, en je plotseling moet beslissen hoe je met deze enorme mondiale commons omgaat. Het kan niet het Wilde Westen zijn. Zo is het historisch gezien geweest,” zei Crozma.