Satelliittiviljely mullistaa maailmanlaajuisen ruokaturvan avaruusdatan avulla

Väestötieteilijät vahvistavat, että maapallon väkiluku saavuttaa 10 miljardin tällä vuosisadalla, mikä luo valtavaa painetta maailmanlaajuisille ruokajärjestelmille, erityisesti kehitysmaissa. YK:n FAO:n tietojen mukaan vain 3,51 TP3 t maapallon maasta soveltuu rajoittamattomaan viljelyyn.

Tätä haastetta pahentaa se, että maatalous itsessään vaikuttaa merkittävästi ilmastonmuutokseen; metsäkato on vastuussa 181 000 miljardista punnasta maailmanlaajuisista päästöistä, kun taas maaperän eroosio ja tehoviljely lisäävät entisestään ilmakehän hiilipitoisuuksia.

Mitä on satelliittiviljely?

Satelliittiviljelystä on tullut kriittinen ratkaisu kestävään maatalouteen. Tämä avaruusteknologia toimii tehokkaalla periaatteella: havainnoi, laske ja reagoi. Valjastamalla GPS:n, GNSS:n ja kaukokartoituksen ominaisuuksia satelliitit havaitsevat peltojen vaihtelut jopa neliömetrin tarkkuudella.

Tämä ominaisuus mahdollistaa kuivuuden ennustamisen kuukausia etukäteen, millimetrin tarkkuudella tehtävän maaperän kosteuskartoituksen, hyperlokalisoidun kastelusuunnittelun ja tuholaisten varhaisen havaitsemisen järjestelmät.

Esimerkiksi Malin haastavassa maatalousympäristössä, jossa epäonnistuneet sateet vuosina 2017–2018 aiheuttivat viljan hintojen nousun ja laajalle levinneen nälän, NASA Harvest tarjoaa pienviljelijöille satelliittipohjaisia sadon stressihälytyksiä Lutheran World Reliefin kautta, mikä mahdollistaa ihmishenkiä pelastavan varhaisen puuttumisen.

Pohjimmiltaan nämä kiertoradalla olevat työkalut muuttavat maatalouden arvailut tarkoiksi toimiksi maanviljelijöille maailmanlaajuisesti, jotka kohtaavat ilmaston epävarmuutta.

Suurimmat maatalouden avaruusteknologiaa edistävät organisaatiot

Tämän maatalousteknologian vallankumouksen johdossa ovat merkittävät kansainväliset järjestöt, jotka yhdistävät avaruusalan innovaatioita ja maatalouden tarpeita. YK:n elintarvike- ja maatalousjärjestö FAO yhdistää strategisesti Collect Earth Online -alustansa SEPAL-työkaluihin reaaliaikaista maan ja metsien seurantaa varten, mikä osoittautuu ratkaisevan tärkeäksi maailmanlaajuisille ilmastotoimille.

Samaan aikaan NASAn SMAP-maaperän kosteustehtävät tarjoavat vesivarojen hallinnoijille elintärkeää hydrologista tietoa, kun taas sen erikoistunut Harvest-ohjelma tarjoaa kohdennettua tukea pienviljelijöille haavoittuvilla alueilla, kuten Malissa.

Atlantin toisella puolella Euroopan avaruusjärjestö ottaa käyttöön edistyneet Copernicus Sentinel -satelliitit ja SMOS-tehtävän seuratakseen mannertenlaajuista satojen terveyttä kaikkialla Euroopassa, ja tuleva FLEX-satelliitti on valmiina parantamaan näitä ominaisuuksia merkittävästi.

Intian avaruusjärjestö ISRO osallistuu merkittävästi satelliittien, kuten Cartosatin ja Resourcesatin, kautta, jotka tuottavat tarkkoja viljelyala-arvioita ja mahdollistavat kuivuuden tai tulvien aiheuttamien vahinkojen tarkan arvioinnin koko niemimaalla.

Samaan aikaan japanilainen JAXA käyttää kehittynyttä GOSAT-sarjaa kasvihuonekaasujen seurantaan ja ALOS-2:ta ainutlaatuisella PALSAR-2-tutkatekniikallaan, joka tunkeutuu pilvipeitteen läpi luotettavaa päivä- ja yösatoa varten.

Lisäksi Maailman ilmatieteen järjestö tarjoaa kriittisiä ennustepalveluita maataloudelle, vesihuollolle ja katastrofien torjunnalle kattavan maailmanlaajuisen ilmastosovellusverkostonsa kautta. Yhdessä nämä instituutiot muodostavat korvaamattoman teknologisen turvaverkon, joka tukee maailmanlaajuisia elintarviketuotantojärjestelmiä.

Globaalit satelliittiviljelyn käyttöönottomallit

Eri maat omaksuvat erilaisia lähestymistapoja satelliittipohjaiseen maatalouteen, ja niiden käyttöönoton onnistumisaste vaihtelee. Israel on maailmanlaajuinen edelläkävijä täysimittaisessa täsmäviljelyssä hyödyntäen satelliittidataa veden ja ravinteiden hallintaan aina yksittäisten kasvien tasolle asti kuivassa ympäristössään ja muuttamalla haastavat maisemat tehokkaasti tuottaviksi maatiloiksi – malli, jota kipeästi tarvitaan vesipulasta kärsivillä alueilla maailmanlaajuisesti.

Saksa on erinomaisia älykkään maatalouden integroinnissa yhdistämällä tekoälyn satelliittikuviin kasvitautien varhaista diagnosointia varten ja yhdistämällä viljelijät suoraan markkinoille innovatiivisten digitaalisten alustojen kautta.

Samaan aikaan Brasilia toteuttaa kunnianhimoista vähähiilistä kannustinjärjestelmää, jossa integroidaan viljelykasvit, karja ja metsät samalla satelliittiseurannan avulla leikatakseen maatalouden päästöjä 160 miljoonalla tonnilla vuodessa. Yhdysvallat käyttää satelliittioptimointia teollisen mittakaavan monokulttuurijärjestelmissään, erityisesti Kalifornian kaltaisissa osavaltioissa, joissa manteliviljelijät saavuttivat 20%:n vedenkulutuksen vähennyksen kuivuuden aikana NASAn datan avulla.

Kattava tutkimus kuitenkin paljastaa, että vain Israel ja Saksa käyttävät tällä hetkellä täysin integroituja satelliittiviljelyjärjestelmiä. Suuret elintarviketuottajat, kuten Kiina, Intia ja Brasilia, hyödyntävät teknologian elementtejä, mutta niiden maataloussektorilla ei ole vielä täydellistä käyttöönottoa.

Ratkaisevasti kehitysmaat Afrikassa, Aasiassa ja Latinalaisessa Amerikassa tarvitsevat kiireellisesti näitä edistyneitä järjestelmiä, mutta ne kohtaavat merkittäviä toteutuksen esteitä, kuten teknologiakustannuksia ja teknisen koulutuksen puutteita.

Tämä käyttöönottoero on edelleen erityisen hälyttävä, koska tutkimukset osoittavat, että satelliittiviljely voisi lisätä satoja jopa 70%:lla ruokaturvattomilla alueilla optimoidun resurssienhallinnan avulla.

Maatalouden ympäristövaikutusten satelliittiseuranta

Kehittyneillä satelliiteilla on yhä tärkeämpi rooli maatalouden huomattavan ympäristöjalanjäljen torjunnassa, johon sisältyy merkittävä maaperän, veden ja ilman saastuminen.

Teollisuuden valumat ja kestämättömät viljelykäytännöt laskeuttavat vaarallisia epäpuhtauksia, kuten kromia, kadmiumia ja torjunta-aineita, maatalousmaahan maailmanlaajuisesti, kun taas lannoitteiden palaminen vapauttaa haitallisia typen oksideja ja hiukkasia ilmakehään. Maatalouden valumat saastuttavat vesistöjä edelleen nitraateilla, elohopealla ja koliformisilla bakteereilla, mikä aiheuttaa kansanterveysriskejä.

Lisäksi maatalous tuottaa huikeita kasvihuonekaasupäästöjä: maanraivaus ja metsäkato tuottavat 761 TP3 tonnia maatalouden hiilidioksidipäästöjä, karjankasvatus ja riisinviljely tuottavat 161 TP3 tonnia maailmanlaajuista metaania (joka sitoo lyhyellä aikavälillä 84 kertaa enemmän lämpöä kuin hiilidioksidia), ja lannoitteiden liikakäyttö aiheuttaa 61 TP3 tonnia typpioksiduulipäästöjä.

Onneksi erikoistuneet saasteiden seurantasatelliitit seuraavat nyt näitä näkymättömiä uhkia ennennäkemättömällä tarkkuudella. Japanin GOSAT-2-satelliitti kartoittaa hiilidioksidi- ja metaanipitoisuuksia 56 000 eri paikassa maailmanlaajuisesti yli 0,3%:n tarkkuudella ja tarjoaa arvokasta ilmastotietoa.

Eurooppalainen Copernicus Sentinel-5P, tällä hetkellä maailman edistynein saaste-satelliitti, paljasti, että 75% maailmanlaajuisesta ilmansaasteista on peräisin ihmisen toiminnasta, mikä johtaa välittömiin ympäristöpoliittisiin muutoksiin.

Intian HySIS-satelliitti valvoo teollisuuden saastelähteitä kehittyneen hyperspektrikuvantamisen avulla, kun taas tuleva ranskalais-saksalainen MERLIN-missioon otetaan käyttöön huippuluokan lidar-teknologia metaanin "superpäästöjen aiheuttajien", kuten tehokarjankasvatusalueiden ja riisipeltojen, paikantamiseen.

Nämä kiertoradan vartijat pitävät teollisuutta ja maataloustoimintaa yhä enemmän vastuullisina, mikä muuttaa maailmanlaajuisia ympäristönsuojeluvalmiuksia.

Satelliittiviljelyn toteuttamiseen liittyvien haasteiden voittaminen

Vaikka satelliittiviljelyn hyödyt kestävälle maataloudelle ovat todistettuja, maailmanlaajuiseen käyttöönottoon liittyy merkittäviä esteitä, erityisesti kehitysalueilla. Pienviljelijöillä, jotka viljelevät noin 701 000 tonnia maailman ruoasta, ei usein ole luotettavaa internetyhteyttä tai teknistä koulutusta monimutkaisten paikkatietojen tulkitsemiseen.

Teknologian huomattavat kustannukset ovat edelleen kohtuuttomat; yksittäinen edistynyt maaperäanturi voi maksaa 14500 titaniaa – paljon enemmän kuin useimmille kehitysmaiden viljelijöille taloudellisesti. Pakistanin ja Kenian kaltaisissa maissa arvokkaat agrometeorologiset tiedot tavoittavat harvoin peltotyöntekijöitä jatkuvien infrastruktuurivajeiden ja teknisten rajoitusten vuoksi.

Kulttuuriseen vastustukseen liittyy myös omaksumishaasteita; monet maanviljelijät luottavat perinteisesti sukupolvien viisauteen algoritmisten suositusten sijaan, kun taas toiset pelkäävät aiheellisesti vakuutusyhtiöiden tai valtion virastojen harjoittamaa tietojen väärinkäyttöä. Näiden monitahoisten haasteiden ratkaisemiseksi maataloustutkijat ehdottavat konkreettisia toteutusratkaisuja.

Kansallisten hallitusten on rahoitettava liikkuvia koulutustyöpajoja, joissa maanviljelijöitä opetetaan tulkitsemaan satelliittihälytyksiä suoraan Malin menestyksekkään Lutheran World Relief -ohjelman mallin mukaisesti. Taloudellisten tukimekanismien tulisi tukea kohtuuhintaisia seurantatyökaluja, kuten AgriBORAn $10-maaperäsensoreita, jotka on erityisesti suunniteltu afrikkalaisille pienviljelijöille.

Lisäksi WMO:n koordinoima maailmanlaajuinen tiedonjakoverkosto voisi demokratisoida pääsyn kriittisiin satoennusteisiin ja saastetietoihin rajojen yli.

Päästövähennyskannustimet, jotka ovat samanlaisia kuin Brasilian innovatiivinen ABC-ohjelma, joka tarjoaa matalakorkoisia lainoja ilmastoälykkääseen maatalouteen, nopeuttaisivat merkittävästi kestävän teknologian käyttöönottoa.

Viime kädessä tehostettu maailmanlaajuinen yhteistyö on edelleen välttämätöntä. Kun intialaiset ja eurooppalaiset satelliitit jakoivat reaaliaikaista dataa vuoden 2020 heinäsirkkojen parvikriisin aikana, itäafrikkalaiset maanviljelijät onnistuivat pelastamaan 401 000 tonnia uhanalaisia satoja oikea-aikaisilla toimenpiteillä. Tällaisten yhteistyömallien laajentaminen voisi estää tulevia maatalouskatastrofeja haavoittuvissa ruokajärjestelmissä.

Johtopäätös

Tulevaisuutta ajatellen satelliittiviljely edustaa ihmiskunnan lupaavinta lähestymistapaa kiireellisten ruokaturvatarpeiden ja vastuullisen ympäristönhoidon tasapainottamiseen. Kehitysmaiden on asetettava etusijalle toimiviksi todistettujen israelilaisten ja saksalaisten täsmäviljelymallien käyttöönotto satojen kestäväksi lisäämiseksi ilmastohaasteiden keskellä.

MERLINin teknologian kaltaisten metaanin seurantasatelliittien valmiuksien laajentaminen osoittautuu erityisen kriittiseksi metaanin suhteettoman suuren ilmastovaikutuspotentiaalin vuoksi. Vakuuttavat tilastot korostavat tätä mahdollisuutta: tutkimukset osoittavat, että satelliittien optimoitu käyttö voisi lisätä kehitysmaiden maatalouden satoja 70%:lla ja samalla vähentää vedenkulutusta ja lannoitteiden käyttöä 50%:lla.

Ilmaston epävakauden voimistuessa ja maapallon väestön kasvaessa nämä kiertoradalla olevat suojelijat tarjoavat selkeimmän reitin 10 miljardin ihmisen ravitsemiseksi planeetan terveyttä vaarantamatta. Lopullinen sato? Ruokaturvallinen tulevaisuus, jossa maatalous aktiivisesti parantaa eikä vahingoita kallisarvoista maapalloamme.