Technology can change our understanding of nature.
La technologie peut changer
Take for example the case of lions. For centuries, it's been said that female lions do all of the hunting out in the open savanna, and male lions do nothing until it's time for dinner. You've heard this too, I can tell. Well recently, I led an airborne mapping campaign in the Kruger National Park in South Africa. Our colleagues put GPS tracking collars on male and female lions, and we mapped their hunting behavior from the air. The lower left shows a lion sizing up a herd of impala for a kill, and the right shows what I call the lion viewshed. That's how far the lion can see in all directions until his or her view is obstructed by vegetation. And what we found is that male lions are not the lazy hunters we thought them to be. They just use a different strategy. Whereas the female lions hunt out in the open savanna over long distances, usually during the day, male lions use an ambush strategy in dense vegetation, and often at night. This video shows the actual hunting viewsheds of male lions on the left and females on the right. Red and darker colors show more dense vegetation, and the white are wide open spaces. And this is the viewshed right literally at the eye level of hunting male and female lions. All of a sudden, you get a very clear understanding of the very spooky conditions under which male lions do their hunting.
notre compréhension de la nature. Prenons par exemple le cas des lions. Pendant des siècles, on a dit que les lionnes s'occupaient de la chasse dans la savane ouverte, et que les mâles ne faisaient rien jusqu'à l'heure du repas. Vous avez entendu cela, j'en suis sûr. Récemment, j'ai mené une campagne de cartographie aéroportée dans le Parc National Kruger en Afrique du Sud. Nos collègues ont mis des colliers de localisation GPS aux lions mâles et aux femelles, et nous avons cartographié leur comportement de chasse depuis le ciel. La partie inférieure gauche montre un lion évaluant un troupeau d'impala avant l'assaut, et la droite montre ce que j'appelle le panorama du lion. Cela représente la limite de ce que le lion peut voir dans toutes les directions jusqu'à ce que sa vue soit obstruée par la végétation. Et ce que nous avons trouvé c'est que les lions mâles ne sont pas les chasseurs paresseux que nous pensions. Ils utilisent juste une stratégie différente. Considérant que les lionnes chassent dans la savane ouverte sur de longues distances, généralement au cours de la journée, les mâles utilisent une stratégie d'embuscade dans une végétation dense et souvent la nuit. Cette vidéo montre les zones de chasse réelles des mâles sur la gauche et celui des lionnes sur la droite. Les couleurs rouges et foncées montrent une végétation plus dense, et les blanches représentent de larges espaces ouverts. Et ceci représente littéralement le paysage au niveau des yeux des lions mâles et femelles à la chasse. Tout à coup, on obtient une compréhension très claire des conditions difficiles dans lesquelles
I bring up this example to begin, because it emphasizes how little we know about nature. There's been a huge amount of work done so far to try to slow down our losses of tropical forests, and we are losing our forests at a rapid rate, as shown in red on the slide. I find it ironic that we're doing so much, yet these areas are fairly unknown to science. So how can we save what we don't understand?
les mâles chassent. J'ai commencé par cet exemple, parce qu'il met l'accent sur le peu que nous savons sur la nature. Il y a eu une énorme quantité de travail accompli jusqu'ici pour essayer de ralentir nos pertes en forêts tropicales, et nous sommes en train de perdre nos forêts à un rythme rapide, comme indiqué en rouge sur la diapositive. Je trouve ironique que nous faisions autant, alors que ces zones sont relativement inconnues de la science.
Now I'm a global ecologist and an Earth explorer with a background in physics and chemistry and biology and a lot of other boring subjects, but above all, I'm obsessed with what we don't know about our planet. So I created this, the Carnegie Airborne Observatory, or CAO. It may look like a plane with a fancy paint job, but I packed it with over 1,000 kilos of high-tech sensors, computers, and a very motivated staff of Earth scientists and pilots. Two of our instruments are very unique: one is called an imaging spectrometer that can actually measure the chemical composition of plants as we fly over them. Another one is a set of lasers, very high-powered lasers, that fire out of the bottom of the plane, sweeping across the ecosystem and measuring it at nearly 500,000 times per second in high-resolution 3D. Here's an image of the Golden Gate Bridge in San Francisco, not far from where I live. Although we flew straight over this bridge, we imaged it in 3D, captured its color in just a few seconds. But the real power of the CAO is its ability to capture the actual building blocks of ecosystems. This is a small town in the Amazon, imaged with the CAO. We can slice through our data and see, for example, the 3D structure of the vegetation and the buildings, or we can use the chemical information to actually figure out how fast the plants are growing as we fly over them. The hottest pinks are the fastest-growing plants. And we can see biodiversity in ways that you never could have imagined. This is what a rainforest might look like as you fly over it in a hot air balloon. This is how we see a rainforest, in kaleidoscopic color that tells us that there are many species living with one another. But you have to remember that these trees are literally bigger than whales, and what that means is that they're impossible to understand just by walking on the ground below them. So our imagery is 3D, it's chemical, it's biological, and this tells us not only the species that are living in the canopy, but it tells us a lot of information about the rest of the species that occupy the rainforest.
Comment pouvons-nous sauver ce que nous ne comprenons pas? Je suis un écologiste global et un explorateur de la Terre avec une formation en physique et chimie, en biologie et beaucoup d'autres sujets ennuyeux, mais avant tout, je suis obsédé par ce que nous ignorons de notre planète. J'ai donc créé ceci, l'Observatoire Carnegie Aéroporté ou CAO. Ça peut ressembler à un avion avec une peinture fantaisie, mais je l'ai équipé de plus de 1000 kilos de capteurs de haute technologie, d'ordinateurs, et d'un personnel très motivé de scientifiques de la Terre et de pilotes. Deux de nos instruments sont uniques : l'un s'appelle spectromètre imageur qui peut mesurer la composition chimique des végétaux quand on y vole au-dessus. Un autre est un ensemble de lasers, des lasers à très haute puissance, qui émettent depuis la partie inférieure de l'avion, et balaient l'ensemble de l'écosystème et le mesurent près de 500 000 fois par seconde en 3D à haute résolution. Voici une image du pont du Golden Gate à San Francisco, non loin de là où j'habite. Bien que nous ayons volé tout droit au-dessus du pont, on l'a imagé en 3D, capturé sa couleur en quelques secondes seulement. Mais la vraie puissance du CAO est sa capacité à capturer les blocs de base des écosystèmes. Voici une petite ville d'Amazonie, imagée par le CAO. On peut sélectionner dans nos données et voir, par exemple, la structure 3D de la végétation et des bâtiments, ou on peut utiliser l'information chimique pour comprendre à quelle vitesse la végétation se développe pendant qu'on la survole. Les roses les plus chauds sont les végétaux à la croissance la plus rapide. Et nous pouvons voir la biodiversité de façons que vous n'auriez jamais imaginées. Voici à quoi peut ressembler une forêt tropicale quand vous la survolez en montgolfière. Voilà comment nous voyons une forêt tropicale, en couleurs kaléidoscopiques qui nous apprennent que de nombreuses espèces y vivent ensemble. Mais il faut se rappeler que ces arbres sont littéralement plus grands que des baleines, et ce que cela signifie, c'est qu'il est impossible de comprendre simplement en marchant au niveau du sol en dessous d'eux. Donc notre imagerie, c'est de la 3D, de la chimie, de la biologie, et cela nous indique non seulement les espèces qui vivent dans la canopée, mais cela nous dit beaucoup de choses sur le reste des espèces
Now I created the CAO in order to answer questions that have proven extremely challenging to answer from any other vantage point, such as from the ground, or from satellite sensors. I want to share three of those questions with you today. The first questions is, how do we manage our carbon reserves in tropical forests? Tropical forests contain a huge amount of carbon in the trees, and we need to keep that carbon in those forests if we're going to avoid any further global warming. Unfortunately, global carbon emissions from deforestation now equals the global transportation sector. That's all ships, airplanes, trains and automobiles combined. So it's understandable that policy negotiators have been working hard to reduce deforestation, but they're doing it on landscapes that are hardly known to science. If you don't know where the carbon is exactly, in detail, how can you know what you're losing? Basically, we need a high-tech accounting system. With our system, we're able to see the carbon stocks of tropical forests in utter detail. The red shows, obviously, closed-canopy tropical forest, and then you see the cookie cutting, or the cutting of the forest in yellows and greens. It's like cutting a cake except this cake is about whale deep. And yet, we can zoom in and see the forest and the trees at the same time. And what's amazing is, even though we flew very high above this forest, later on in analysis, we can go in and actually experience the treetrops, leaf by leaf, branch by branch, just as the other species that live in this forest experience it along with the trees themselves.
qui occupent la forêt tropicale. J'ai créé le CAO afin de répondre aux questions qui se sont avérées très difficiles à résoudre à partir de tout autre point de vue, comme depuis le sol ou de capteurs satellites. Je veux partager trois de ces questions avec vous aujourd'hui. La première question est : comment gérer nos réserves de carbone dans les forêts tropicales ? Les forêts tropicales contiennent une énorme quantité de carbone dans les arbres, et nous devons maintenir ce carbone dans les forêts si nous voulons éviter d'ajouter au réchauffement climatique. Malheureusement, les émissions mondiales de carbone dûes au déboisement égalent aujourd'hui celles du secteur du transport mondial. C'est-à-dire l'ensemble des navires, avions, trains et des voitures combinés. Il est donc compréhensible que les négociateurs politiques aient beaucoup travaillé à réduire la déforestation, mais ils le font sur des zones qui sont peu connues de la science. Si vous ne savez pas où le carbone se trouve exactement, précisément, comment pouvez-vous savoir ce que vous perdez? Fondamentalement, nous avons besoin d'un système comptable de haute technologie. Avec notre système, nous sommes en mesure de voir les stocks de carbone des forêts tropicales en détail. Le rouge indique évidemment une forêt tropicale à canopée fermée, et puis vous voyez la coupe à l'emporte-pièces, ou la coupe de forêt dans les jaunes et les verts. C'est comme découper un gâteau, sauf que ce gâteau a la hauteur d'une baleine. Et pourtant, nous pouvons effectuer un zoom avant et voir la forêt et les arbres en même temps. Et ce qui est étonnant c'est que même si nous avons volé très haut au-dessus de cette forêt, plus tard après analyse, nous pouvons y retourner et parcourir la cime des arbres, feuille par feuille, branche par branche, tout comme les autres espèces qui vivent dans cette forêt
We've been using the technology to explore and to actually put out the first carbon geographies in high resolution in faraway places like the Amazon Basin and not-so-faraway places like the United States and Central America. What I'm going to do is I'm going to take you on a high-resolution, first-time tour of the carbon landscapes of Peru and then Panama. The colors are going to be going from red to blue. Red is extremely high carbon stocks, your largest cathedral forests you can imagine, and blue are very low carbon stocks. And let me tell you, Peru alone is an amazing place, totally unknown in terms of its carbon geography until today. We can fly to this area in northern Peru and see super high carbon stocks in red, and the Amazon River and floodplain cutting right through it. We can go to an area of utter devastation caused by deforestation in blue, and the virus of deforestation spreading out in orange. We can also fly to the southern Andes to see the tree line and see exactly how the carbon geography ends as we go up into the mountain system. And we can go to the biggest swamp in the western Amazon. It's a watery dreamworld akin to Jim Cameron's "Avatar." We can go to one of the smallest tropical countries, Panama, and see also a huge range of carbon variation, from high in red to low in blue. Unfortunately, most of the carbon is lost in the lowlands, but what you see that's left, in terms of high carbon stocks in greens and reds, is the stuff that's up in the mountains. One interesting exception to this is right in the middle of your screen. You're seeing the buffer zone around the Panama Canal. That's in the reds and yellows. The canal authorities are using force to protect their watershed and global commerce. This kind of carbon mapping has transformed conservation and resource policy development. It's really advancing our ability to save forests and to curb climate change.
le font dans les arbres eux-mêmes. Nous avons utilisé la technologie pour explorer et pour sortir les premières géographies carbone en haute résolution dans des lieux lointains comme le bassin de l'Amazone d'autres pas si loins comme les États-Unis et l'Amérique centrale. Je vais vous inviter à faire un tour en haute résolution, pour la première fois, des paysages carbone du Pérou et du Panama. Les couleurs vont aller du rouge au bleu. Le rouge représente des stocks de carbone extrêmement élevés, les plus grandes forêts cathédrales que vous pouvez l'imaginer, et le bleu, les stocks de carbone très faible. Et je peux vous dire que le Pérou est en lui-même un endroit extraordinaire, totalement inconnu pour sa géographie carbone jusqu'à aujourd'hui. On peut voler dans cette région du nord du Pérou et voir les importants stocks de carbone en rouge, et le fleuve Amazone et ses plaines inondables coupant droit au travers. On peut aller vers une zone de dévastation totale causée par la déforestation en bleu, et le virus de la déforestation qui s'étale en orange. On peut également voler vers le sud des Andes voir la ligne d'arbres et voir exactement comment la géographie carbone finit au fur et à mesure que nous grimpons dans la montagne. Et on peut aller au plus grand marécage dans l'ouest de l'Amazonie. C'est un monde liquide onirique proche de "Avatar" de Jim Cameron. On peut aller vers l'un des plus petits pays tropicaux, Panama, et voir également une vaste palette de variations du carbone, du haut en rouge au plus bas en bleu. Malheureusement, la plupart du carbone est perdu dans les basses terres, mais ce que vous voyez de ce qui reste, en ce qui concerne les stocks de carbone élevés dans les verts et rouges, est ce qui se trouve en altitude, dans les montagnes. La seule exception intéressante se trouve en plein milieu de votre écran. Vous voyez la zone tampon entourant le Canal de Panama. Dans les rouges et les jaunes. Les autorités du canal utilisent la force pour protéger leur bassin versant et le commerce mondial. Ce type de mappage de carbone a transformé les politiques de développement de la conservation et de la gestion des ressources. C'est vraiment faire progresser notre capacité à sauver les forêts et lutter contre le changement climatique.
My second question: How do we prepare for climate change in a place like the Amazon rainforest? Let me tell you, I spend a lot of time in these places, and we're seeing the climate changing already. Temperatures are increasing, and what's really happening is we're getting a lot of droughts, recurring droughts. The 2010 mega-drought is shown here with red showing an area about the size of Western Europe. The Amazon was so dry in 2010 that even the main stem of the Amazon river itself dried up partially, as you see in the photo in the lower portion of the slide. What we found is that in very remote areas, these droughts are having a big negative impact on tropical forests. For example, these are all of the dead trees in red that suffered mortality following the 2010 drought. This area happens to be on the border of Peru and Brazil, totally unexplored, almost totally unknown scientifically.
Ma deuxième question : comment nous préparer pour le changement climatique dans un endroit comme la forêt amazonienne? Permettez-moi de vous dire, je passe beaucoup de temps dans ces endroits, et on constate que le climat change déjà. Les températures augmentent, et ce qui se passe vraiment, c'est que nous avons beaucoup de sécheresses, des sécheresses récurrentes. La méga-sécheresse de 2010 est montrée ici, le rouge indiquant une superficie d'environ la taille de l'Europe occidentale. L'Amazonie était si sèche en 2010 que même le lit principal de l'Amazone s'était partiellement asséché, comme vous le voyez dans la photo dans la partie inférieure de la diapositive. Ce que nous avons constaté, c'est que dans des régions très éloignées, ces sécheresses ont un impact négatif important sur les forêts tropicales. Par exemple, voici tous les arbres morts en rouge qui ont souffert de la mortalité suivant la sécheresse de 2010. Cette zone se trouve sur la frontière du Pérou et du Brésil, totalement inexplorée, scientifiquement presque totalement inconnue.
So what we think, as Earth scientists, is species are going to have to migrate with climate change from the east in Brazil all the way west into the Andes and up into the mountains in order to minimize their exposure to climate change. One of the problems with this is that humans are taking apart the western Amazon as we speak. Look at this 100-square-kilometer gash in the forest created by gold miners. You see the forest in green in 3D, and you see the effects of gold mining down below the soil surface. Species have nowhere to migrate in a system like this, obviously.
Donc nous pensons, en tant que scientifiques de la Terre, que les espèces vont devoir migrer avec le changement climatique, de l'est au Brésil en direction de l'ouest vers les Andes et en altitude dans les montagnes afin de minimiser leur exposition aux changements climatiques. Un des problèmes est que les hommes déforestent l'ouest de l'Amazonie au moment où nous parlons. Regardez cette entaille de 100 kilomètres carrés dans la forêt, créée par les chercheurs d'or. On voit la forêt en vert en 3D, et on voit les effets de l'extraction de l'or en bas, à la hauteur du sol. Les espèces n'ont nulle part pour migrer dans un système comme celui-ci, évidemment.
If you haven't been to the Amazon, you should go. It's an amazing experience every time, no matter where you go. You're going to probably see it this way, on a river. But what happens is a lot of times the rivers hide what's really going on back in the forest itself. We flew over this same river, imaged the system in 3D. The forest is on the left. And then we can digitally remove the forest and see what's going on below the canopy. And in this case, we found gold mining activity, all of it illegal, set back away from the river's edge, as you'll see in those strange pockmarks coming up on your screen on the right. Don't worry, we're working with the authorities to deal with this and many, many other problems in the region.
Si vous n'avez pas visité l'Amazonie, vous devriez y aller. C'est une expérience incroyable, chaque fois, où que vous alliez. Vous allez probablement la voir de cette façon, depuis une rivière. Mais ce qui se passe c'est que, souvent, les rivières cachent ce qui se passe vraiment dans la forêt elle-même. Nous avons survolé cette même rivière, et scanné le système en 3D. La forêt se trouve sur la gauche. Et puis nous pouvons retirer numériquement la forêt et voir ce qui se passe sous la canopée. Et ici, nous avons trouvé l'activité aurifère, entièrement illégale, en retrait du bord de la rivière, comme vous le voyez dans ces étranges cavités sur votre écran à droite. Ne vous inquiétez pas, nous travaillons en collaboration avec les autorités pour faire face à cela et à beaucoup d'autres problèmes dans la région.
So in order to put together a conservation plan for these unique, important corridors like the western Amazon and the Andes Amazon corridor, we have to start making geographically explicit plans now. How do we do that if we don't know the geography of biodiversity in the region, if it's so unknown to science? So what we've been doing is using the laser-guided spectroscopy from the CAO to map for the first time the biodiversity of the Amazon rainforest. Here you see actual data showing different species in different colors. Reds are one type of species, blues are another, and greens are yet another. And when we take this together and scale up to the regional level, we get a completely new geography of biodiversity unknown prior to this work. This tells us where the big biodiversity changes occur from habitat to habitat, and that's really important because it tells us a lot about where species may migrate to and migrate from as the climate shifts. And this is the pivotal information that's needed by decision makers to develop protected areas in the context of their regional development plans.
Ainsi, pour mettre sur pied un plan de conservation pour ces corridors uniques et importants comme dans l'ouest de l'Amazonie et dans le corridor de l'Amazonie andine, nous devons commencer à faire des plans clairs au niveau géographique, dès maintenant. Comment faire si nous ne connaissons pas la géographie de la biodiversité dans la région, si c'est tellement inconnu de la science ? Donc, ce que nous avons fait a été d'utiliser la spectroscopie à guidage laser du CAO afin de cartographier pour la première fois la biodiversité de la forêt tropicale amazonienne. Ici, les données réelles montrant différentes espèces dans différentes couleurs. Les rouges représentent un type, les bleus une autre, et les verts encore une autre. Et quand on prend tout ça et qu'on l'étend au niveau régional, on obtient une toute nouvelle géographie de la biodiversité, inconnue avant ce travail. Cela nous indique où les grands changements de la biodiversité se produisent d'habitat en habitat, et c'est vraiment important car ça nous dit beaucoup de choses sur les endroits où les espèces pourraient migrer et d'où elles pourraient migrer, en fonction des changements du climat. Et c'est l'information principale dont ont besoin les décideurs pour développer les aires protégées
And third and final question is, how do we manage biodiversity on a planet of protected ecosystems? The example I started out with about lions hunting, that was a study we did behind the fence line of a protected area in South Africa. And the truth is, much of Africa's nature is going to persist into the future in protected areas like I show in blue on the screen. This puts incredible pressure and responsibility on park management. They need to do and make decisions that will benefit all of the species that they're protecting. Some of their decisions have really big impacts. For example, how much and where to use fire as a management tool? Or, how to deal with a large species like elephants, which may, if their populations get too large, have a negative impact on the ecosystem and on other species. And let me tell you, these types of dynamics really play out on the landscape. In the foreground is an area with lots of fire and lots of elephants: wide open savanna in blue, and just a few trees. As we cross this fence line, now we're getting into an area that has had protection from fire and zero elephants: dense vegetation, a radically different ecosystem. And in a place like Kruger, the soaring elephant densities are a real problem. I know it's a sensitive issue for many of you, and there are no easy answers with this. But what's good is that the technology we've developed and we're working with in South Africa, for example, is allowing us to map every single tree in the savanna, and then through repeat flights we're able to see which trees are being pushed over by elephants, in the red as you see on the screen, and how much that's happening in different types of landscapes in the savanna. That's giving park managers a very first opportunity to use tactical management strategies that are more nuanced and don't lead to those extremes that I just showed you. So really, the way we're looking at protected areas nowadays is to think of it as tending to a circle of life, where we have fire management, elephant management, those impacts on the structure of the ecosystem, and then those impacts affecting everything from insects up to apex predators like lions.
dans le cadre de leurs plans de développement régional. Et la troisième et dernière question est : comment gérer la biodiversité sur une planète d'écosystèmes protégés ? L'exemple avec lequel j'ai commencé avec les lions à la chasse était une étude que nous avons réalisée derrière la clôture d'une aire protégée en Afrique du Sud. Et la vérité est qu'une grande partie de l'environnement de l'Afrique va persister dans l'avenir à l'intérieur de zones protégées comme celles que je montre en bleu sur l'écran. Cela met une pression et une responsabilité incroyables sur la gestion du parc. Ils doivent agir et prendre des décisions qui seront bénéfiques pour toutes les espèces qu'ils ont à protéger. Certaines de leurs décisions ont vraiment de gros impacts. Par exemple, comment et où utiliser le feu comme outil de gestion ? Ou, comment faire face à une espèce comme les éléphants, qui peuvent, si leurs populations deviennent trop importantes, avoir un impact négatif sur l'écosystème et sur d'autres espèces. Et je peux vous dire que ce type de dynamique se déroule réellement sur le terrain. Au premier plan, on a une zone avec de nombreux feux et beaucoup d'éléphants: savane ouverte en bleu et quelques arbres. Quand on traverse cette ligne de clôture, on entre dans un domaine qui a bénéficié d'une protection contre l'incendie et zéro éléphants : une végétation dense, un écosystème radicalement différent. Et dans un endroit comme Kruger, la flambée de la densité d'éléphants est un vrai problème. Je sais que c'est un sujet sensible pour beaucoup d'entre vous, et qu'il n'y a pas de réponse facile. Mais ce qui est bien, c'est que la technologie que nous avons développée et avec laquelle nous travaillons en Afrique du Sud nous permet de cartographier chaque arbre de la savane, et puis, grâce à des vols à répétition on peut voir quels arbres sont poussés par les éléphants, dans le rouge que vous voyez à l'écran, et dans quelle mesure ça arrive, dans différents types de paysages de la savane. Cela donne aux gestionnaires du parc une première occasion d'utiliser des stratégies de gestion tactique plus fines qui ne conduisent pas aux extrêmes que je vous ai montrés. Alors, vraiment, la manière dont on regarde les zones protégées aujourd'hui et de les considérer comme un cycle du vivant, où figure la gestion des incendies, la gestion des éléphants, leurs effets sur la structure de l'écosystème, et puis ces impacts qui touchent tout, des insectes jusqu'à prédateurs comme les lions.
Going forward, I plan to greatly expand the airborne observatory. I'm hoping to actually put the technology into orbit so we can manage the entire planet with technologies like this. Until then, you're going to find me flying in some remote place that you've never heard of. I just want to end by saying that technology is absolutely critical to managing our planet, but even more important is the understanding and wisdom to apply it.
Pour aller plus loin, j'ai l'intention de faire grandir l'observatoire aéroporté. J'espère mettre réellement la technologie en orbite pour que nous puissions gérer l'ensemble de la planète avec des technologies similaires. D'ici là, vous me verrez voler dans de lointains endroits dont vous n'aurez jamais entendu parler. Je veux juste finir en disant que la technologie est absolument essentielle pour la gestion de notre planète, mais plus important encore est la compréhension
Thank you.
et la sagesse dans sa mise en oeuvre.
(Applause)
Merci.