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Echtzeit-Klimainformationen in Afrika

Intelligente Landwirtschaft mit digitalen Geräten zur Überwachung der Ernten in Südafrika
Intelligente Landwirtschaft mit digitalen Geräten zur Überwachung der Ernten in Südafrika   -   Copyright  Martin Harvey

Auf dem Weg zu einer nachhaltigen Entwicklung im Angesicht des Klimawandels benötigen die Volkswirtschaften der Erde zunehmend Klimadienstleistungen, die es ihnen ermöglichen, die verbundenen Risiken zu minimieren. Einem jüngsten Bericht des Overseas Development Institute zufolge betrifft dies insbesondere den afrikanischen Kontinent, wo viele Volkswirtschaften und Millionen von Existenzen von der Landwirtschaft abhängen. Die afrikanische Landwirtschaft ist im Vergleich zu Europa viel stärker auf Regen angewiesen und damit besonders anfällig für Klimaschwankungen. Dürren, Überschwemmungen, unregelmäßige Niederschläge, Bodenerosion und geringere Ernteerträge sind in den afrikanischen Ländern keine Seltenheit. Sie tragen zu Ernährungsunsicherheit und Armut bei und zwingen die Menschen und die Wirtschaft, Klimaschwankungen und -veränderungen in ihre Entscheidungen einzubeziehen.

Sollen diese Herausforderungen erfolgreich bewältigt und die Risiken für Menschen und Haushalte bei gleichzeitiger Weiterentwicklung der Infrastruktur und der Industrie gesenkt werden, sind verlässliche Klimainformationen in Echtzeit unerlässlich. In ganz Afrika bleibt der Zugang zu hochwertigen Informationen jedoch nach wie vor unzureichend, insbesondere in den Ländern südlich der Sahara. Laut einer in Ghana durchgeführten Untersuchung ist dieser Mangel vor allem darauf zurückzuführen, dass nationale Wetter- und hydrologische Dienste „mangelhafte, ineffektive und veraltete“ Telekommunikationsnetze nutzen, „welche [...] eine effiziente Bereitstellung von Produkten und Beobachtungen, insbesondere in ländlichen Gebieten, erschweren." Andere Studien wiederum zeigen, dass die Forschung und die Anstrengungen zur Bereitstellung und Nutzung von Klimadiensten, insbesondere für die afrikanische Landwirtschaft, zum größten Teil nicht über die Pilotphase hinausgelangen.

Dennoch sind Lösungen in Sicht. In den letzten Jahren haben der Copernicus Climate Change Service (C3S) und das EZMW die Nutzung von Klimadaten unterstützt, um Klimarisiken zu mindern und Entscheidungsträger in Afrika mit Daten zu versorgen.

Informationen für die afrikanische Landwirtschaft

In Afrika, einem Kontinent mit generell niedriger Produktivität bei Grundnahrungsmitteln, kann die einheimische Nahrungsmittelproduktion die Binnennachfrage nicht ausreichend decken. Folglich sind die Länder gezwungen, einen Großteil ihrer Nahrungsmittel zu importieren, und die Bevölkerung muss etwa 60% ihres verfügbaren Einkommens für Nahrung aufwenden, wie das Weltwirtschaftsforum herausfand. Um mit niedrigen Erträgen wirtschaften zu können, werden jedoch mehr Informationen benötigt, z.B. eine bessere Ernteüberwachung auf Feld- und Betriebsebene und präzise Niederschlagsdaten, um Bewässerungsentscheidungen treffen zu können.

„In Kamerun bezieht nur die Agrarindustrie regelmäßig Klimainformationen in ihre Aktivitäten ein", sagt Dr. Kaah Menang, Meteorologe und Forscher beim nationalen Wetterdienst in Kamerun, der im vergangenen Jahr mit Unterstützung des EZMW eine maßgeschneiderte Klimaanwendung für afrikanische Länder entwickelt hat. „Dabei verlässt man sich jedoch hauptsächlich auf historische, und damit weitgehend unzuverlässige lokale Messungen von Klima- und Wetterfaktoren wie Niederschläge, Temperaturen, Windgeschwindigkeiten und Sonneneinstrahlung. Die Auswirkungen zukünftiger Veränderungen fallen dabei unter den Tisch, wahrscheinlich weil kein Zugang zu Klimaprojektionsdaten besteht, oder auch das Wissen fehlt, wie man die Daten nutzen oder verarbeiten soll", so Dr. Menang.

Die von Dr. Menang entwickelte Anwendung „African Agro Climatic Indicators" liefert langfristige Informationen zu vergangenen und zukünftigen Klimaereignissen und richtet sich an industrielle Landwirtschaften, die zwei- und mehrjährige Pflanzen anbauen. Die App, die den ERA5-Klimadatensatz des EZMW und Klimaprojektionsdaten des Weltklimaforschungsprogramms nutzt, hilft Landwirten, ihre Anbaupraktiken anzupassen und durch die Nutzung von Klimadaten erhöhte Erträge zu erzielen. Zudem hilft sie Wirtschaftspolitikern bei der sektorspezifischen Entscheidungsfindung.

Climate Adaptation Services
©Climate Adaptation Services

Ein CAS-Tool zeigt, wie sich künftige Temperaturen voraussichtlich auf die Wachstumsperiode wichtiger Nutzpflanzen auswirken. In der Abbildung markieren die gestrichelten Linien die Schwellentemperatur, die bei Tomaten und Bohnen nicht zu oft überschritten werden sollte. Es wird erkennbar, dass diese Schwellenwerte bei weiterhin hohen Emissionen in 30 Jahren wahrscheinlich regelmäßig überschritten werden.

In Kenia hat die niederländische Stiftung Climate Adaptation Services (CAS) Daten des Copernicus Climate Change Service genutzt, um Landwirten benutzerfreundlichere Klimainformationen bereitzustellen. Die Tools wurden in Zusammenarbeit mit dem Schwedischen Meteorologischen und Hydrologischen Institut (SMHI), Wageningen Environmental Research (WEnR) und der Jomo Kenyatta University of Agriculture and Technology (JKUAT) in Juja, Kenia, entwickelt und bieten Landwirten verständliche Karten und Grafiken, die ihnen helfen, zukünftige Auswirkungen des Klimawandels einzuschätzen.

„Um die Bedürfnisse der Landwirte zu ermitteln, veranstalteten wir zunächst eine Reihe von Standortbesuchen und Workshops mit Landwirten", erklärt Sophie van der Horst, Beraterin bei CAS. „Wir präsentierten ihnen zunächst grundlegende Klimadaten, wie z.B. die Durchschnittstemperaturen heute und im Jahr 2050. Wir fanden jedoch heraus, dass sie damit allein nicht arbeiten konnten und spezifischere Informationen benötigten. Sie brauchten mehr erntebezogene Informationen. Wir begannen dann, mit Schwellenwerten für Wachstumsperioden zu arbeiten. Wir haben eine Anwendung entwickelt, in die sie einen Temperaturschwellenwert für beliebige Monate eingeben können. So wachsen zum Beispiel Tomaten gut unter 28 Grad, und ihre Wachstumsperiode liegt zwischen März und Juli. Mit der Anwendung können wir dann die Anzahl der Tage ermitteln, an denen im aktuellen Zeitraum und in der Zukunft der Schwellenwert überschritten wird. Anhand dieser Hinweise können Landwirte einschätzen, ob die Tomaten auch in Zukunft gut gedeihen werden oder ob ein veränderter Ansatz nötig ist (z.B. im Anbau, Hitzeschutz, usw.).

Unterstützung für politische Entscheidungsträger

Ein weiteres Instrument, das maßgeschneiderte agroklimatische Indikatoren anhand von C3S-Daten liefert, ist CLIMTAG, das CLimate InforMation Tool for AGriculture vom Flämischen Institut für Technische Forschung (VITO). Das Tool wurde in Absprache mit den wichtigsten afrikanischen Interessengruppen entwickelt und erleichtert hochrangigen agrarpolitischen Entscheidungsträgern die Entscheidungsfindung. „Politische Entscheidungsträger können diese Informationen nutzen, um die Landwirte bei der Vorbereitung auf den Klimawandel zu unterstützen, und zwar direkt durch kurzfristige Unterstützungs- und Entlastungsmaßnahmen und indirekt durch Anpassungen in der Politik und die Ausrichtung der Agenda auf die Schaffung von Anreizen für eine den Klimawandel berücksichtigende Landwirtschaft", so Jente Broeckx, Business Development Manager bei VITO.

Da sich Klimainformationen und Klimaauswirkungen mit CLIMTAG besser auswerten lassen, können diese Daten in die Anpassungsplanung für die Auswahl von Kulturpflanzen, Anbaupraktiken und die Zeitplanung einfließen und somit langfristig klimaresistente landwirtschaftliche Praktiken gewährleisten, wie Broeckx erklärt. Das Tool bietet landesweite klimabezogene Informationen, Zugriff auf 50 verschiedene Indikatoren sowie Monatsdaten und langfristige subregionale Trends.

(RCP 8.5)
CLIMTAG-Screenshot mit dem agroklimatischen Indikator ‚Dauer der Hauptregenzeit' im Distrikt Choma in Sambia, für den Zeitraum 2041-2070(RCP 8.5)

Nach dem Start in den drei Pilotländern Malawi, Mosambik und Sambia wird das Tool nun auf 20 weitere afrikanische Länder ausgeweitet. Das Erweiterungsprojekt mit dem Namen KLIMPALA (Klimaplattform im Agrarsektor in Afrika) zielt darauf ab, in der Landwirtschaft Beschäftigte in die Lage zu versetzen, dem Klimawandel durch Tools, Kapazitätsaufbau und Coaching zu begegnen.

Laut Broeckx wird CLIMTAG nicht nur politische Entscheidungsträger erreichen, sondern direkt mit Betriebsinhabern zusammenarbeiten, um ihnen zu helfen, die Klimaresilienz ihrer Betriebe zu steigern. „So gelangen die Informationen direkt an die Landwirte. Das fördert Bewusstsein und erlaubt es ihnen, nicht auf groß angelegte politische Veränderungen warten zu müssen, sondern sich frühzeitig vorzubereiten und ihre Arbeitsabläufe anzupassen."

Zudem plant VITO, den Umfang der in CLIMTAG integrierten Anforderungen zu erweitern, so dass Landwirte beispielsweise auch Zugang zu saisonalen und kurzfristigeren Prognosen erhalten. „Wenn wir konsistente Klimainformationen auf allen historischen und zukünftigen Zeitebenen liefern, einschließlich kurzfristiger Wettervorhersagen, saisonaler Prognosen und langfristiger Klimaszenarien, wird CLIMTAG zu einem attraktiveren Instrument, das alle Ebenen, von der Politik bis zur Praxis und von kurzfristigen Entscheidungen bis zur langfristigen Planung abdeckt", führt Broeckx aus.

Daten für Afrikas Wasserprobleme

Obwohl Afrika über 10% der weltweiten Süßwasserressourcen verfügt und 12% der Weltbevölkerung umfasst, ist das Wasser auf dem Kontinent ungleichmäßig verteilt, wobei durchschnittlich 86% der Wasserentnahmen für die Landwirtschaft verwendet werden. Nach Angaben des Weltwirtschaftsforums entsteht die Wasserknappheit in der Landwirtschaft hauptsächlich durch Verdunstung infolge hoher Temperaturen, ineffiziente Wasserspeicherung sowie unzureichende Bewässerungspläne.

In Südafrika unterhält das Water Research Observatory, ein von der südafrikanischen Wasserforschungskommission unterstütztes Projekt, eine Datenbank und fungiert als Plattform für die Verarbeitung, Analyse und Visualisierung von Daten. „Klimadaten werden jetzt nicht nur in traditionellen hydrologischen und Erntemodellen zur Prognose und Vorbereitung auf die Auswirkungen des Klimawandels verwendet, sondern auch in Anwendungen der künstlichen Intelligenz, um zusätzliche Erkenntnisse über unsere hydrologischen Systeme zu gewinnen", sagt Michael van der Laan, Wasserspezialist und Forscher beim südafrikanischen Agrarforschungsrat. „Unsere Modelle für das Wassermanagement fußen auf exakten, aktuellen regionalen Wetterdaten, zum Beispiel um festzustellen, wo ein Staudamm sinnvoll wäre und wo nicht, oder um die Wasserverschmutzung flussaufwärts bis zu ihrer Quelle zu verfolgen."

Laut van der Laan arbeitet das WRO derzeit an der Entwicklung eines Tools, das eine Fernerkennung überstrapazierter Grundwasserleiter zulässt. Zudem nutzt das Projekt künstliche Intelligenz zur Entwicklung von Modellen, die den Flusslauf vorhersagen können. „Mit Geräten für die Präzisionslandwirtschaft können wir Tausende von Mini-Experimenten auf gewerblichen Feldern durchführen. In Kombination mit Wetterdaten, Vorhersagen und Sentinel 2-Satellitenbildern können die Landwirte bessere Entscheidungen bei der Nutzung ihrer Ressourcen treffen, z.B. nicht zu viel Dünger in einer Jahreszeit auszubringen, die geringe Niederschläge erwarten lässt, was Ertragsrückgänge zur Folge haben kann."

Soll der Übergang von der Projektphase zur realen Anwendung in Afrika gelingen, wird man sich bei der Verbesserung der Klimainformationsdienste auf dem Kontinent weiterhin explizit auf die Bedürfnisse vor Ort konzentrieren müssen.