Stanford-onderzoekers hebben een nieuwe manier ontwikkeld om gewasopbrengsten vanuit de ruimte te schatten, met behulp van hoge resolutie foto's gemaakt door een nieuwe golf van compacte satellieten.

De aanpak, gedetailleerd in het nummer van 13 februari van het tijdschrift van de Proceedings van de National Academy of Sciences , zou kunnen worden gebruikt om de landbouwproductiviteit te schatten en interventiestrategieën te testen in arme regio's van de wereld waar gegevens momenteel uiterst schaars zijn.

"Het verbeteren van de landbouwproductiviteit zal een van de belangrijkste manieren zijn om honger te verminderen en het levensonderhoud in arme delen van de wereld te verbeteren. " zei studie-co-auteur Marshall Burke, een assistent-professor in de afdeling Earth System Science aan de Stanford's School of Earth, Energie &Milieuwetenschappen. "Maar om de landbouwproductiviteit te verbeteren, we moeten het eerst meten, en helaas wordt dit op de meeste boerderijen over de hele wereld niet gedaan."

Aardobservatiesatellieten bestaan ​​al meer dan drie decennia, maar de meeste beelden die ze vastleggen, hebben niet een resolutie die hoog genoeg is om de zeer kleine landbouwvelden die typisch zijn voor ontwikkelingslanden te visualiseren. Onlangs, echter, satellieten zijn zowel qua omvang als qua kosten geslonken, terwijl tegelijkertijd de resolutie is verbeterd, en tegenwoordig zijn er verschillende bedrijven die strijden om satellieten ter grootte van een koelkast en schoenendoos de ruimte in te lanceren die hoge resolutiebeelden van de aarde maken.

"Je kunt er heel veel krijgen, allemaal het vastleggen van zeer kleine delen van het landoppervlak met een zeer hoge resolutie, " zei studie-co-auteur David Lobell, een universitair hoofddocent bij de afdeling Earth System Science. "Elke satelliet geeft je niet veel informatie, maar de constellatie ervan betekent in feite dat je het grootste deel van de wereld bestrijkt met een zeer hoge resolutie en tegen zeer lage kosten. Dat is iets wat we zelfs een paar jaar geleden nooit echt hadden."

In de nieuwe studie Burke en Lobell gingen testen of de beelden van deze nieuwe golf van satellieten goed genoeg zijn om de gewasopbrengst betrouwbaar in te schatten. Het paar concentreerde zich op een gebied in West-Kenia waar veel kleine boeren zijn die maïs verbouwen, of maïs, op kleine, kavels van een halve hectare of een hectare. "Dit was een gebied waar al veel bestaand veldwerk was, " zei Lobell. "Het was een ideale plek om onze aanpak te testen."

De wetenschappers vergeleken twee verschillende methoden voor het schatten van landbouwproductiviteitsopbrengsten met behulp van satellietbeelden. De eerste benadering omvatte "grondwaarneming, " of het uitvoeren van grondonderzoeken om de nauwkeurigheid te controleren van opbrengstschattingen die zijn berekend met behulp van de satellietgegevens, die werd geschonken door het bedrijf Terra Bella. Voor dit deel van het onderzoek is Burke en zijn veldteam hebben wekenlang huis-aan-huisonderzoeken gedaan met zijn personeel, praten met boeren en het verzamelen van informatie over individuele boerderijen.

"We krijgen veel geweldige gegevens, maar het is ongelooflijk tijdrovend en vrij duur, wat betekent dat we tijdens één campagne maximaal een duizendtal boeren kunnen ondervragen, "Zei Burke. "Als je onze operatie wilt opschalen, je wilt niet overal ter wereld grondonderzoeksgegevens hoeven te verzamelen."

Om deze reden, het team testte ook een alternatieve "ongekalibreerde" benadering die niet afhankelijk was van grondonderzoeksgegevens om voorspellingen te doen. In plaats daarvan, het maakt gebruik van een computermodel van hoe gewassen groeien, samen met informatie over lokale weersomstandigheden, om de satellietbeelden te helpen interpreteren en opbrengsten te voorspellen.

"Alleen al door de beelden te combineren met computergebaseerde gewasmodellen, kunnen we verrassend nauwkeurige voorspellingen doen, alleen gebaseerd op de beelden alleen, van de werkelijke productiviteit op het veld, ' zei Burke.

De onderzoekers hebben plannen om hun project op te schalen en hun aanpak in een groter deel van Afrika te testen. "Onze ambitie is om nauwkeurige seizoensvoorspellingen te doen van de landbouwproductiviteit voor elke uithoek van Sub-Sahara Afrika, Burke zei. "We hopen dat deze benadering die we hebben ontwikkeld met behulp van satellieten een enorme sprong voorwaarts kan maken in ons vermogen om de landbouwproductiviteit in arme delen van de wereld te begrijpen en te verbeteren."

Lobell is ook de adjunct-directeur van het Center on Food Security and the Environment van Stanford en een Senior Fellow bij het Stanford Woods Institute for the Environment.