Future dynamics of land use and land cover in the Cerrado biome

Abstract

The Cerrado, recognized as a global biodiversity hotspot, is under intense pressure from agricultural expansion. To support public policy planning, this study projected future land use and land cover scenarios up to 2100 using a spatial modeling framework developed in Python, based on Markov Chains, Weights of Evidence, and neighborhood metrics. PRODES deforestation rates were used to define three scenarios: optimistic (6,512.6 km²/year), trend (8,140.8 km²/year), and pessimistic (11,551 km²/year). The results indicate that the optimistic scenario slows the loss of native vegetation, whereas the trend scenario maintains recent conversion patterns and the pessimistic scenario intensifies landscape fragmentation. The highest annual losses are concentrated between 2030 and 2050 (optimistic: –2,707 km²; trend: –6,342 km²; pessimistic: –15,711 km²), followed by a decline due to the scarcity of remaining natural areas. By 2100, native vegetation may be reduced to 1.3–1.7 million km², corresponding to 47–61% of its original extent. These findings indicate that maintaining current trajectories may compromise the biome’s ecological resilience, highlighting the need for stricter conservation and deforestation control policies.

El Cerrado, reconocido como un hotspot global de biodiversidad, enfrenta una intensa presión derivada de la expansión agropecuaria. Con el objetivo de subsidiar políticas públicas, este estudio proyectó escenarios futuros de uso y cobertura de la tierra hasta 2100 mediante un modelo espacial desarrollado en Python, basado en Cadenas de Markov, Pesos de Evidencia y métricas de vecindad. Las tasas de deforestación del PRODES se utilizaron para definir tres escenarios: optimista (6.512,6 km²/año), tendencial (8.140,8 km²/año) y pesimista (11.551 km²/año). Los resultados indican que el escenario optimista reduce el ritmo de pérdida de vegetación nativa, mientras que el tendencial mantiene los patrones recientes de conversión y el pesimista intensifica la fragmentación del paisaje. Las mayores pérdidas anuales se concentran entre 2030 y 2050 (optimista: –2.707 km²; tendencial: –6.342 km²; pesimista: –15.711 km²), seguidas de una desaceleración debido a la escasez de áreas remanentes. Para 2100, la vegetación nativa podría reducirse a entre 1,3 y 1,7 millones de km², equivalentes al 47–61% de su cobertura original. Se concluye que la continuidad de las trayectorias actuales compromete la resiliencia ecológica del bioma, lo que refuerza la necesidad de políticas estrictas de conservación y control de la deforestación.