Sembrando semillas de seguridad alimentaria en África

a seguridad alimentaria es uno de los problemas más urgentes, si no el más urgente, que afrontan muchos países africanos en la actualidad. Y los acontecimientos de los últimos años han presionado cada vez más el suministro de alimentos para las poblaciones del África subsahariana. En 2019, los ciclones Idai y Kenneth devastaron el sur de África y coincidieron con sequías , inundaciones extremas y deslizamientos de tierra en el suroeste y este de África [ Nakalembe , 2020], todos los cuales devastaron a los pequeños agricultores.

El año pasado trajo nuevas conmociones y retrocesos a la producción agrícola en África. Los agricultores de África Oriental, por ejemplo, se enfrentaron a inundaciones más devastadoras, la plaga de langostas del desierto más grave (y aún en curso) en 70 años y, por supuesto, la pandemia de COVID-19, que ha afectado a todos los sectores y sistemas alimentarios y ha puso la seguridad alimentaria mundial en el centro de atención.

COVID-19 afecta de manera desproporcionada a las comunidades más vulnerables, pero también afecta a comunidades que antes tenían seguridad alimentaria. En 2019, la inseguridad alimentaria ya afectó a casi 690 millones de personas en todo el mundo, y para fines de 2020 se proyectaba que más de 100 millones de personas sufrirían inseguridad alimentaria debido a las consecuencias económicas negativas atribuibles al COVID-19 [ Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura et Alabama. , 2020]. Dado que se prevé que el número de personas en situación de inseguridad alimentaria en todo el mundo supere los 840 millones para 2030 [ Nakalembe , 2020], ciertamente no estamos en camino de lograr el Objetivo de Desarrollo Sostenible “ Hambre Cero ” de las Naciones Unidas .

En el África subsahariana, las crisis del sistema agrícola de los próximos años seguirán teniendo graves repercusiones en la seguridad alimentaria de los pequeños agricultores. El análisis de la naturaleza y el alcance de estos impactos y la evaluación de su importancia en los medios de vida son importantes para planificar las respuestas y los esfuerzos de mitigación, pero estos pueden convertirse en tareas abrumadoras con solo las capacidades convencionales, como las observaciones sobre el terreno y las encuestas a los agricultores. Las observaciones de la Tierra (EO) basadas en satélites, que brindan información crucial sobre los cultivos casi en tiempo real, pueden desempeñar un papel vital para complementar dichas capacidades, permitiendo alertas tempranas de desastres y respaldando programas de respuesta que involucran financiamiento de riesgos y otras medidas que reducen la inseguridad alimentaria.

Harvest es un programa de Agricultura y Seguridad Alimentaria de la NASA que busca fortalecer la seguridad alimentaria mediante la producción y distribución de información relevante y procesable sobre las condiciones agrícolas y las perspectivas de producción a escala nacional, regional y mundial. En particular, la iniciativa Harvest Africa encabeza la adopción e integración de datos de EO por parte de agencias nacionales y regionales para apoyar la toma de decisiones y beneficiar la seguridad alimentaria, la agricultura y la resiliencia humana y ambiental en África. Harvest Africa ha priorizado cuatro pilares para lograr sus objetivos:

Mejorar los sistemas de monitoreo y alerta temprana que brindan datos e información procesables sobre la productividad agrícola y la seguridad alimentaria a múltiples escalas.

Métodos avanzados que sustentan los datos y sistemas relevantes de EO.

Desarrollar y transferir capacidad a los usuarios nacionales y locales en África que influyen en la toma de decisiones.

Desarrollar asociaciones sólidas, a largo plazo y sostenibles.

Monitoreo basado en EO.

Los informes agrícolas más frecuentes y detallados pueden reducir la especulación sobre la producción de cultivos y la disponibilidad de alimentos y proporcionar alertas tempranas de posibles déficits de producción.Con una mayor incertidumbre sobre las numerosas amenazas a la producción de cultivos en la actualidad, como el aumento de inundaciones, sequías e infestaciones de plagas, existe la necesidad de informes agrícolas más frecuentes y detallados para informar el consenso internacional, así como las respuestas a nivel regional y nacional. Esta información puede reducir la especulación sobre la producción de cultivos y la disponibilidad de alimentos y proporcionar alertas tempranas de posibles déficits de producción, que son especialmente críticos para las regiones con alto riesgo de inseguridad alimentaria.

Harvest apoya estas necesidades a través de su papel en la Iniciativa de Monitoreo Agrícola Global del Grupo Internacional de Observaciones de la Tierra (GEOGLAM). Harvest coordina el Monitor de cultivos de GEOGLAM para alerta temprana (CM4EW), que proporciona información oportuna basada en la ciencia sobre las condiciones globales de los cultivos. Esta información proviene de indicadores satelitales de las condiciones de la vegetación (basados ??en el índice de vegetación de diferencia normalizada), precipitación, temperatura, humedad del suelo, evapotranspiración y escorrentía. CM4EW también facilita el intercambio de información en la comunidad internacional, creando consenso entre las principales agencias de monitoreo agrícola [ Becker-Reshef et al., 2020], reduciendo la incertidumbre en las evaluaciones de la condición global de los cultivos para apoyar la toma de decisiones agrícolas y humanitarias, y sintetizando estas evaluaciones de consenso en boletines mensuales.

Un agricultor guía a un equipo de recolección de datos durante el trabajo de campo en Njombe, Tanzania. 

En África oriental, a nivel nacional, los ministerios nacionales de Kenia, Tanzania y Uganda han adaptado y adoptado el Monitor de cultivos para su uso operativo completo, y actualmente se está desarrollando para su uso en Malí y Ruanda. Y a nivel regional, la Autoridad Intergubernamental para el Desarrollo, que representa a ocho países de África Oriental, ha dirigido el Monitor de Cultivos de África Oriental a través de su Centro de Aplicaciones y Predicción del Clima (ICPAC). Este sistema se ha convertido en una fuente de datos líder para información sobre seguridad alimentaria que complementa y contextualiza los pronósticos climáticos estacionales del ICPAC.

Harvest también está liderando el desarrollo de un panel de control de precios COVID-19 de la NASA y co- líder de un grupo de trabajo internacional de monitoreo de langostas . El tablero incorpora diferentes conjuntos de datos de EO e información de mercado para ayudar a establecer conexiones útiles entre los impactos de COVID-19 en la producción agrícola y sus efectos en los mercados a varias escalas. El grupo de trabajo sobre langostas ha apoyado el desarrollo de conjuntos de datos críticos de EO necesarios para monitorear la invasión de langostas en curso en África Oriental.

Desarrollo de métodos mejorados

Los sistemas de seguimiento basados ??en OE y la toma de decisiones con respecto a la agricultura y la seguridad alimentaria se basan en productos precisos y actualizados, como mapas de cobertura terrestre y tipo de cultivo, condiciones y rendimiento. Harvest está desarrollando nuevos métodos para mejorar estos productos, utilizando aprendizaje automático, modelos biofísicos y de agroecosistemas y técnicas estadísticas. Para promover la aceptación operativa y la sostenibilidad de estos nuevos métodos, Harvest está desarrollando métodos de desarrollo conjunto con las partes interesadas desde el principio y está poniendo modelos y conjuntos de datos a disposición del público siempre que sea posible.

Esquema que ilustra las relaciones entre las herramientas y los productos utilizados por Nasa Harvest y sus socios.

NASA Harvest y sus socios, incluidos los agentes de extensión locales, combinan y analizan datos satelitales y en el terreno utilizando productos innovadores como el aprendizaje automático para crear mapas y otros productos de datos que pueden informar la política agrícola y las respuestas a las preocupaciones de seguridad alimentaria a nivel regional. , nacional y local.

Por ejemplo, hemos desarrollado un nuevo método (un modelo de memoria a corto plazo a largo plazo de múltiples cabezas, o LSTM) para la clasificación de cultivos de postemporada y de temporada utilizando aprendizaje profundo en combinación con datos de satélite de Landsat 8, Sentinel-2 y Sentinel- 1, así como con datos de resolución fina disponibles comercialmente de Planet Labs [ Kerner et al. , 2020]. El LSTM aprende de los datos de entrenamiento globales y locales para detectar cultivos en datos de series de tiempo multiespectrales.

El mapa de Togo proporcionó información sobre el tamaño y la ubicación de las tierras de cultivo y apoyó un programa de préstamos digitales sin intereses diseñado para impulsar la producción de alimentos en las pequeñas explotaciones agrícolas.Los productos creados con este método, como los mapas de tierras de cultivo de 2019 para Togo y los mapas de temporada de 2019 y 2020 para Kenia, brindan a los tomadores de decisiones información confiable sobre dónde están creciendo los cultivos y cómo se están desempeñando. El mapa de Togo, por ejemplo, proporcionó información sobre el tamaño y la ubicación de las tierras de cultivo que los datos del censo podrían haber pasado por alto. También apoyó el programa YOLIM de Togo , un programa de préstamos digitales sin intereses diseñado para impulsar la producción de alimentos en las pequeñas granjas mediante la financiación del costo de los productos básicos agrícolas como fertilizantes, pesticidas y alquiler de tractores.

Como hay pocos conjuntos de datos de capacitación disponibles públicamente para cultivos en regiones de pequeños agricultores en África, nuestros modelos de aprendizaje automático se están diseñando para aprovechar los conjuntos de datos de cultivos globales diversos para aumentar esta escasa disponibilidad y, al mismo tiempo, adaptarse para tener en cuenta las diferencias regionales en las prácticas de cultivo. calendarios de cultivos y otros factores [ Becker- Reshef et al. , 2020; McNally y col. ,2017]. También estamos abordando la escasez de datos de capacitación trabajando con organizaciones y agentes de extensión en países socios y desarrollando métodos para escalar y mantener la recopilación de datos terrestres. Los investigadores de Harvest, por ejemplo, han capacitado redes de agentes de extensión y estudiantes en Mali, Tanzania y Uganda que recopilan datos en terreno en asociación con Lutheran World Relief en Mali, la Oficina del Primer Ministro en Uganda y la Universidad de Agricultura de Sokoine en Tanzania. . Harvest también liderará un proyecto del Fondo Lacuna llamado "Cultivos de etiquetado de cascos" en cinco países para implementar un enfoque semiautomatizado rápido para desarrollar un conjunto de datos de capacitación sin precedentes para aplicaciones de aprendizaje automático.

Creación de capacidad en África

Harvest Africa ha invertido mucho en el desarrollo de capacidades para avanzar en la forma en que se monitorean los cultivos en el África subsahariana y para garantizar que los sistemas y métodos de EO respondan a las necesidades de los usuarios y llenen los vacíos de datos críticos. Para ello, nos hemos centrado en fusionar el conocimiento, los recursos y la experiencia locales con los nuestros para comprender mejor los problemas existentes y ayudar a identificar y priorizar las necesidades institucionales.

Catherine Nakalembe (derecha) trabaja con un agente de extensión en Iringa, Tanzania, para completar un formulario de recopilación de datos. 

También hemos trabajado con nuestras organizaciones nacionales asociadas para mejorar sus capacidades de acceso y uso de los datos y recursos disponibles y para prevenir fallas en el marco del proyecto y consecuencias no deseadas de soluciones a medias, como proyectos a corto plazo que terminan demasiado repentinamente o la implementación de sistemas que no son adecuados para su propósito. Nuestro enfoque también vincula a nuestros socios con la comunidad de desarrollo y EO más amplia, mejorando aún más la capacidad a través de la exposición a las habilidades y experiencia de otros investigadores y organizaciones.

El resultado de estos esfuerzos de creación de capacidad es que ahora existen redes de “campeones” capacitados en Monitores de Cultivos que están capacitados para realizar evaluaciones de las condiciones de los cultivos basadas en OE. Estos campeones lideran los esfuerzos nacionales y participan en los monitores de cultivos regionales, y contribuyen al CM4EW, aportando conocimientos fundamentales a nivel nacional al contexto mundial. Como se señaló anteriormente, los agentes de extensión también brindan datos e información valiosos basados ??en tierra, de modo que incluso en 2020, cuando las restricciones de viaje hicieron imposible que los expertos nacionales e internacionales llevaran a cabo evaluaciones en tierra, teníamos medios para recopilar y compartir datos confiables.

Redes y asociaciones

Por diseño, NASA Harvest es una asociación de asociaciones: un consorcio multidisciplinario y multisectorial de científicos líderes y partes interesadas agrícolas en organizaciones públicas y privadas. En África, nos hemos asociado con departamentos gubernamentales, organizaciones sin fines de lucro y organizaciones de desarrollo internacionales para mejorar los resultados para los usuarios finales. Estas asociaciones han demostrado ser esenciales para garantizar el acceso a conocimientos técnicos críticos y EO y conjuntos de datos terrestres y para facilitar y financiar eventos de capacitación.

En respuesta a una solicitud del gobierno de Togo, por ejemplo, NASA Harvest trabajó con Planet Labs para acceder a datos de muy alta resolución necesarios para generar el mapa de tierras de cultivo de alta resolución que el gobierno utilizó para respaldar su programa YOLIM.

Funcionarios del Ministerio de Agricultura de Tanzania examinan las delimitaciones de los límites de los campos que se utilizarán en un esquema de monitoreo agrícola. 

Un sistema de Monitoreo Agrícola Global basado en satélites desarrollado por la Universidad de Maryland en asociación con la NASA y el Departamento de Agricultura de EE. UU. Fue personalizado para África Oriental, lo que permitió la implementación del Programa de Seguros y Financiamiento de Riesgo de Desastres del Banco Mundial . En Uganda, este programa ha apoyado a más de 300.000 personas en la región de Karamoja, proporcionando medios de vida alternativos a los pequeños agricultores afectados por la sequía.

La extensión del sistema CM4EW a Kenia y Ruanda, mientras tanto, se logró mediante la colaboración directa entre Harvest y el Centro Regional multinacional para la cartografía de recursos , con el apoyo del programa SERVIR patrocinado por la NASA y la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional .

Y en otro ejemplo más, una asociación con Lutheran World Relief en Tanzania condujo directamente al proyecto Relief to Resilience en Mali, que está fortaleciendo el sistema de alerta temprana al aumentar la capacidad de las agencias gubernamentales para monitorear las condiciones de los cultivos utilizando datos de EO. Esta mejora, a su vez, contribuyó al desarrollo del Mali Crop Monitor, que se ha integrado en los informes de alerta temprana de Mali.

Una llamada a la acción

Es más importante que nunca que los investigadores utilicen las herramientas y la investigación disponibles para ayudar a los gobiernos y las organizaciones que trabajan para mitigar los efectos negativos de las crisis del sistema alimentario.La pandemia de COVID-19, junto con los fenómenos extremos relacionados con el clima y el clima en curso, presenta desafíos sin precedentes para la seguridad alimentaria, en África y en otros lugares, que aún no comprendemos completamente. Pero existen oportunidades para utilizar EO para ayudar a abordar estos desafíos. Es más importante que nunca que los investigadores utilicen las herramientas y la investigación disponibles, y que estas herramientas y datos sean de acceso abierto, para ayudar a los gobiernos y organizaciones nacionales que trabajan para mitigar los efectos negativos de las crisis del sistema alimentario. Dar prioridad a los pequeños agricultores en este esfuerzo es particularmente vital porque está muy claro que estos agricultores no pueden ser ignorados si queremos acabar con el hambre para todos [ Nature , 2020; Laborde y col. , 2020].

El equipo de Harvest continúa poniendo la mejor información y herramientas en manos de quienes toman las decisiones y, en última instancia, de los pequeños agricultores. Y la investigación impulsada por la ciencia y procesable, el desarrollo de capacidades a nivel nacional y la coordinación global a través del Monitor de cultivos de GEOGLAM que coordina Harvest están ofreciendo advertencias más tempranas y precisas de amenazas potenciales para la producción de cultivos y la seguridad alimentaria.

Este trabajo está traduciendo la investigación en resultados positivos tangibles para los agricultores y las comunidades vulnerables a la inseguridad alimentaria. A través de esta ciencia abierta y la coordinación entre grupos locales, nacionales e internacionales, podemos aprovechar el conocimiento y los recursos combinados de todos y lograr un progreso sistemático y mensurable hacia la erradicación del hambre.

EOS