估算近实时卫星信息对监测巴西亚马逊森林砍伐的价值（英）

估算近实时卫星信息对监测巴西亚马逊地区森林砍伐的价值 卡特里娜·穆兰1，ThalesA.P.West2,JillCaviglia-Harris3,ErinSills4,ThaísOttoniSantiago1，吉米·罗德里格斯·里贝罗4，特伦特·比格斯5 Affiliations: 1蒙大拿大学经济系 2环境地理小组，环境研究所（IVM），阿姆斯特丹Vrije大学 3索尔兹伯里大学环境研究系经济与金融系 4北卡罗莱纳州立大学林业与环境资源系 5圣地亚哥州立大学地理系 Abstract 我们估计由于使用近实时卫星图像（DETER）来支持《预防和控制合法亚马逊地区森林砍伐行动计划》（PPCDAm），土著和其他保护区的保护以及遵守《巴西森林法》（FC）而避免的森林砍伐量。我们开发了一个有向的非循环图（DAG），概述了由于政策在估算森林砍伐卫星数据中的作用而产生的一些计量经济学挑战，并认为政策可能是该因果链的调解人和/或调解人。我们控制与DETER同时引入的政策，并在引入近实时监控后，允许价格，农业定居和森林保护政策对森林砍伐的影响发生变化。我们发现DETER对森林砍伐的直接影响，以及通过商品价格对森林砍伐的影响变化的间接影响。总的来说，我们估计避免的森林砍伐量约为467-471千公里。2在2001年至2015年之间，该地区比加利福尼亚州更大，是该地区在同一时期记录的森林砍伐量的两倍多，并转化为约120亿吨的避免二氧化碳。卫星监测的净收益在使用WTP保护亚马逊雨林时估计为每年10-54亿美元，在使用碳的社会成本时估计为每年5,580亿美元。 关键词 信息价值；卫星监测；调解员；主持人；有向无环图（DAG）；森林砍伐；巴西亚马逊 1.Introduction 遥感数据在动员起来解决气候变化，自然灾害和疾病爆发等全球问题时提供了巨大的社会效益;与土地覆盖和土地利用变化有关的国家挑战;以及区域紧急情况，如危险的空气质量受损（Kasaar和Hossai2016）。但是，卫星数据的价值在很大程度上是无形的，因为收益没有传达给公众，数据被许多私人和公共机构以及政府以未知的方式使用，并且因为这些非市场收益的量化具有挑战性。从1988年开始，随着PRODES（葡萄牙语缩写）监测系统的启动，来自卫星的遥感数据已被用于监测巴西亚马逊地区的森林砍伐情况，该系统发布了年度森林砍伐率，供决策者，政府机构和广大公众使用。这些数据对环境政策的执行至关重要，因为地球上最大的连续热带雨林太广阔，无法进行其他监测。巴西亚马逊拥有世界上三分之一的热带雨林（粮农组织2011年），其中包含生物多样性最丰富的生物群落之一（Dirzo和Rave2003；Mittermeier等人。2003)，并显著影响全球气候(Cao和Woodward，1998；Foley等人。2007；D.C.Nepstad等人。2008).该地区约有47％的现有原始森林受到保护单位和土著领土的保护。巴西亚马逊河的其余部分（少数有争议的公共土地区域除外）包括受《森林法》（FC）保护的私有财产，《森林法》是旨在保护森林公共利益方面的中央立法（Sparove等人。2010). 作为《预防和控制合法亚马逊森林砍伐行动计划》（PPCDAm）的一部分，DETER卫星系统于2004年启动，改变了巴西的森林砍伐政策格局。DETER系统可以近乎实时地检测森林砍伐，并已成为监测正在进行的土地覆盖变化的有效方法（Hargrave和Kis-Katos2013）。该系统用于向执法机构巴西环境与可再生自然资源研究所（IBAMA；葡萄牙语首字母缩写）和州环境机构发送每日DETER警报，以计划检查行动 ，以确保私有财产符合FC和公共土地不受侵犯。这些数据还用于实施诸如优先清单（使用PRODES数据定义的森林砍伐严重的城市的公开清单）之类的政策，并针对可能导致环境罚款的地面检查。 巴西亚马逊地区的大规模森林砍伐始于1960年代中期，包括政府定居计划，大型基础设施项目和对工业农业的投资（Aderse2002；Barreto，Pereira和Arima2008）。这段时间是上个世纪发生的最广泛的边境殖民计划之一，在国家殖民和土地改革研究所（INCRA；葡萄牙语首字母缩写词）的监督下，亚马逊地区有100多万人定居。到1980年代，这些计划导致该地区土地覆盖动态发生了重大变化。森林砍伐与市场力量 密切相关，在1980年代和1990年代以历史最高的速度增长，特别是随着牧场和大豆业务的扩大。2004年之后森林砍伐率的降低是由一系列政策对策（包括使用卫星图像进行监测和执行）解释的，这些对策被认为有效地将潜在的农业收入与森林砍伐脱钩（Caviglia-Harris等人。2016；Nepstad等人。2014).这些政策至少部分有助于2004-2012年间森林砍伐减少70%以上(T.A.P.WestadFearside2021；INPE2021）；一个估计是，他们将森林砍伐减少了约47％，比否则会发生的森林砍伐（Bsch和Egelma2017）。现有证据表明，仅基于卫星的系统就产生了重要影响。Assçãoetal.（2019年）估计，在没有该系统的情况下 ，2006年至2016年之间的森林砍伐量将增加四倍。 这项研究估计了可能发生的森林砍伐量（i。Procedres.反事实的森林砍伐），如果2004年未启动近实时卫星监测系统（DETER），并且森林砍伐发生时将释放到大气中的碳量。我们首先开发了定向非循环图（DAG），追踪从卫星数据（治疗）到森林砍伐（结果）的因果途径，这是通过与公职人员的访谈和政策文件的案头审查得出的。我们认为政策可以是这个因果链的调解人和/或主持人。然后，我们概述了我们的方法，特别是解决计量经济学的挑战，包括在我们的分析单位使用实时卫星时缺乏时空变化（i。Procedres.，直辖市），选择偏差，以及依赖于使用卫星数据的多种政策的实施，在不同时期且具有强烈的选择偏差。我们的估计包括宏观经济影响（例如商品价格），支持发展的政策和计划（例如INCRA定居点）以及支持保护的政策（例如环境罚款和供应链计划）的影响，并将卫星图像的价值量化为避免森林砍伐而储存的碳价值。 2.政策背景 巴西政府于1988年（INPE2021年）开始通过PRODES计划（监测巴西亚马逊森林砍伐项目），主要使用Landsat卫星数据监测亚马逊森林的森林砍伐，以应对国际压力，以减少政府激励该地区定居造成的森林砍伐（Achard andHansen2012b;2012a).Thismonitoringsystemrecordedmorethan500,000km2到2020年的森林砍伐 （INPE2021），揭示了年度森林砍伐率与政治和经济变化之间的历史相关性（Marglis2003；HargraveadKis-Katos2013；Assção等人。2013).尽管从1988年开始使用卫星来监测森林砍伐，但在接下来的十年中（Achard和Hase2012a），年度森林砍伐仍然相对较高，部分原因是拍摄和分析图像之间的时间相对较长，并且向政府和其他环境执法机构提供了信息。作为回应，2004年开发了一种基于MODIS图像的新监测系统DETER，用于快速检测超过25公顷的森林砍伐斑块（Shimabro等人。2006).DETER的主要目标是向执法机构提供有关亚马逊地区潜在非法森林砍伐活动的森林砍伐警报，然后可用于支持实地行动（Achard和Hase2012b；INPE2021）。从2004年到2017年，DETER发出了超过70,000次警报，覆盖面积约88,000公里。2森林砍伐（INPE2021）。此后，DETER系统一直支持联邦政府的PPCDAm；Achard和Hansen，2012），并被认为有助于减缓亚马逊地区的非法森林砍伐（Hargrave和Kis-Katos2013）。 我们正在建模的巴西亚马逊地区2004年后森林砍伐速度放缓，可以通过一系列旨在满足不同且经常相互冲突的政策目标的努力来解释，其中许多目标得到了卫星数据的支持（图1）。巴西减缓亚马逊森林砍伐的干预措施被认为成功地将潜在的农业市场与森林砍伐脱钩（Caviglia-Harris等人。2016年；阿桑松、甘杜尔和罗查2015年；Nepstad等人。2014年），从而使2004年至2012年之间的森林砍伐率降低了约75％ （WestadFearside，2021；INPE，2021）。在DETER支持的PPCDAm的四个阶段中，保护区网络有了显着扩展（Jsys2018；Pfaff等人。2015年；Barber等人。2014年；Nolte等人。2013年)，创建了一个监测非法森林砍伐城市的优先名单(Ciseros等人。2013；Arima等人。2014a；Assção和Rocha2014) ，对非法采伐者获得公共信贷的限制(Assção等人。2013年)，以及2012年对《森林法》的修订(Soares-Filho等人。2014).这一系列政策伴随着私人供应链行动，包括2006年的“大豆暂停”，巴西植物油工业协会和全国谷物出口商协会的承诺，禁止在2008年之后在亚马逊地区砍伐的地区生产大豆（Fearside2017；Gibbs，Mger等。2015年），以及2009年的“牛禁令”，这是该国最大的肉类包装公司的一项承诺，即不从与非法森林砍伐有关的农场购买牛肉产品（West和Fearside2021；Gibbs，Mger等人。2015). 图2.1：影响巴西亚马逊的主要森林砍伐和发展政策概述 2.1市政当局的优先名单 2008年1月，巴西联邦政府宣布了森林砍伐率上升的亚马逊城市的优先名单（西部和Fearside2021）。 2007年第6321号法令的原始清单包括36个城市（2008年3月之后的43个城市），合计占所有亚马逊森林砍伐的46％。“列入黑名单”的市政当局受到了更严格的环境监测，对发放（合法）森林砍伐许可证的限制，对非法清除区域的禁运以及获得农村信贷的机会有限（Fearside2017）。研究将优先清单与森林砍伐的显着减少联系在一起（Arima等人。2014a)；特别是Ciseros等人。（2015年）估计该政策将2008-2012年的预期森林损失减少了13％-36％。 2.2修订《巴西森林法》 2012年对《巴西森林法》（FC）进行了修订，以包括更灵活的规则，以恢复私人地段的保护区（i。Procedres.，永久保护区和法律保护区），并对2008年之前非法清理的地区给予大赦。结果是，2012年FC减少了巴西的“环境债务”(即Procedres.，2008年之前非法清理的区域，根据以前版本的代码，这必须恢复58%(西部和Fearside2021年；Soares-Filho等人。2014).同时，新法规使机制能够更有效地监测该国所有农村财产所需的环境合规性和森林恢复（Azevedo等人。2017年），并授权创建一个环境市场来交易“森林证书”，该证书可用于抵消土地所有者的恢复要求（Soares-Filho等人。2016)。然而，尚未为这些信贷建立一个充分运作的市场。现在可以根据国家农村环境登记处（CAR；巴西首字母缩写）检查是否符合新法规，这是一个自我报告的，空间明确的登记系统。 2.3供应链干预 从2000年代初开始，私营部门行为者和非政府组织领导了减少农业供应链中森林砍伐的举措（Lambi等人 。2018年；Nepstad等人。2014).2006年，大豆贸易公司承诺限制从2008年后的森林砍伐农场购买谷物。该协议被称为“大豆暂停”(Gibbs，Rasch等人。2015).然后，在2009年，绿色和平组织在联邦公共部（MPF；巴西首字母缩写）的支持下进行了谈判，与肉类包装公司达成协议，仅从无森林砍伐的牧场主那里购买牛（Arima等人。2014a；Kligler、Richards和Osser2018)，我们称之为“牛暂停令”。“尽管如此 ，尽管对这些供应链承诺的