Spieden naar gierst; Satellietsysteem onderzoekt vegetatie rondom landbouwgebieden

Deze week is de wereld-voedselconferentie in Rome. Veel wordt verwacht van satelliet-waarschuwingen voor dreigende hongersnoden. Maar het systeem kent zo zijn beperkingen.

LANDBOUWATTACHÉS gedetacheerd in Moskou wisten jaren geleden met smaak te vertellen hoe zij er elk jaar in de zomer op uittrokken om met de camera in de aanslag diep de velden met rijpend Russisch graan in te rijden en daar de komende oogst te fotograferen. Het moest in het geheim, de Sovjets wilden het niet, maar dat gaf juist de aardigheid aan het werk.

Doel was het Amerikaanse ministerie van landbouw behulpzaam te zijn bij de interpretatie van opnames die satellieten van de Sovjet-landbouw hadden gemaakt. Amerikaanse graanboeren was er veel aan gelegen al vroeg in de zomer een indruk te hebben van de te verwachten Russische graanoogst. Jaar in jaar uit konden grote hoeveelheden Amerikaanse tarwe, maïs, soja en rijst de Sovjet-misoogsten aanvullen.

Hoe goed de Amerikaanse ramingen waren is niet duidelijk. Beweerd wordt dat ze beter waren dan de oogstschattingen van de Russen zelf. Het blijkt uit de gretige belangstelling voor de satellietmethode die de Russen toonden toen die openhartigheid eenmaal was toegestaan. Nu het huidige Rusland, door de teloorgang van sovchozen en kolchozen, het zicht op zijn landbouw dreigt kwijt te raken, is de behoefte aan satelliet-ondersteuning alleen maar toegenomen. Het resulteerde onlangs in een samenwerking met de Landbouw Universiteit Wageningen.

Het gebruik van satellieten voor het maken van oogstvoorspellingen is dus niet iets van recente datum. In 1985 leek het al zo'n veelbelovende ontwikkeling dat de FAO, de voedsel- en landbouworganisatie van de VN, aan het Nederlandse Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium en Holland Signaal de opdracht gaf een oogstvoorspellingssysteem voor Afrika te ontwikkelen. Inmiddels is met het systeem 'Artemis' (een geforceerd acroniem), dat in 1988 operationeel werd, acht jaar ervaring opgedaan. Lang genoeg om te weten of het toekomst heeft.

Technisch gesproken functioneert het zoals de bedoeling was, zegt dr. Gert van de Burg, hoofd 'remote sensing' van het NLR. Satellieten, observatie-apparatuur en verbindingssystemen hebben al die jaren zonder haperen gewerkt. Er is twee jaar last geweest van het stof dat de vulkaan Pinatubo in de stratosfeer bracht en een deel van de waarnemingen wordt, zoals verwacht, bedorven door aanwezigheid van wolken. Met radar-waarnemingen zou je daar in de toekomst minder last van hoeven hebben.

Nu is dat nog niet zo. Het Artemis-systeem berust op de waarnemingen van twee satellieten: de Europese meteorologische satelliet Meteosat die in een zogeheten geostationaire baan op 36.000 kilometer hoogte boven de Golf van Guinee is geparkeerd en twee Amerikaanse meteorologische NOAA-satellieten die op veel geringere hoogte (835 kilometer) ruwweg in een baan over de polen ronddraaien, en wel zó dat de evenaar steeds op dezelfde lokale tijd wordt gepasseerd.

WOLKENTOPPEN

Meteosat, de Nederlandse televisiekijker welbekend, verzorgt de regenstatistiek. De satelliet bezit een sensor die waarneemt in het langgolvige, verre infrarood (het 'thermische' infrarood) en is daardoor in staat de temperatuur van wolkentoppen te meten. Hoe hoger een wolk hoe kouder zijn bovenkant, maar ook: hoe groter de kans dat hij regen brengt. De frequentie waarmee 'cold clouds' boven een gebied voorkomen is een bruikbare maat gebleken voor de regenslag in dat gebied. Empirie is de basis van het Artemis-werk.

De beoordeling van de vegetatie komt van de NOAA-satellieten die daarvoor een vergelijking maken van de door de aarde gereflecteerde zonnestraling in twee frequentiebanden: de een binnen het zichtbare licht (dat sterk door groene planten wordt geaborbeerd), de ander in het kortgolvige, nabije infrarood.

Het quotiënt van het verschil en de som van die twee metingen geldt als maat voor de hoeveelheid groene biomassa die per oppervlak aanwezig is. Deze 'vegetatie-index' is dankzij de rekentruc onafhankelijk van de zonnestand.

De 'ruimtelijke resolutie' van het Artemis-systeem is gering: de kleinste oppervlakte eenheid ('pixel') die nog een aparte beoordeling krijgt meet 7,6 bij 7,6 kilometer. (Echte aardobservatiesatellieten zoals de Landsat, SPOT en ERS hebben ruwweg een honderd maal betere resolutie.) Dat is vele malen groter dan de omvang van de Afrikaanse akkers. Het betekent dat de toestand van de natuurlijke vegetatie, waartussen de landbouwgronden liggen, als indicator voor de conditie van de landbouwgewassen geldt. Omdat dicht bij de evenaar de bossen altijd groen zijn is de Artemis-methode er niet bruikbaar. (De bijna permanente bewolking is er trouwens ook een hindernis.) De Artemis-methode is bij uitstek geschikt voor semi-aride gebieden waar de relatief korte groeiperiode van landbouwgewassen synchroon loopt met die van de wilde vegetatie en uitsluitend door regenval gestuurd wordt.

Omdat de NOAA-satellieten maar eens in de tien dagen precies dezelfde baan over de aarde afleggen heeft het Artemis-systeem de decade als tijdseenheid. De waarnemingen worden door de FAO in Rome bijeengebracht en volgens de NLR-methode verwerkt, waarna ze onder meer via Internet kunnen worden opgevraagd. Lokale Afrikaanse gebruikers moeten het halfprodukt in bruikbare informatie omzetten.

Dr. Susanne Groten, verbonden aan het instituut voor luchtverkenning en aardwetenschap ITC in Enschede, werd aanvankelijk aangetrokken om te onderzoeken hoe de training van de lokale Afrikaanse gebruikers van Artemis zou moeten worden opgezet. Van lieverlee raakte zij steeds meer betrokken bij de toetsing en ontwikkeling van het systeem zelf. Toetsingsobject is het Sahel-land Boerkina Faso (voorheen Opper Volta) op de rand van de Sahara met gierst (sorghum), millet en maïs als voornaamste landbouwproducten. Daarvan lenen vooral de extensief geteelde gierst en millet zich voor de Artemis-benadering. De intensiever geteelde maïs, die ook kunstmest ontvangt, ontwikkelt zich vaak onvoldoende parallel aan de wilde vegetatie. Hetzelfde geldt voor tropische knolgewassen als cassave en yam.

UITGESLOTEN

Hoe gaat het? Groten is kritisch gestemd over de mogelijkheden van het Artemis-systeem. Een kwantitatief gebruik is vooralsnog vrijwel uitgesloten: na vijf jaar Artemis-werk werd voor de helft van de 30 provincies die Boerkina telt de oogst-omvang 15 procent of meer overschat. Voor 5 provincies zat men 55 procent of meer te hoog. Dat resultaat is weinig beter dan een op steekproeven gebaseerde enquête onder de boeren in augustus zou opleveren. De eerste betrouwbare Artemis-raming komt bovendien pas in september en het lijkt erop dat dat verschuift naar oktober. Terwijl er al in november geoogst wordt.

Ten dele is de wat magere uitkomst te wijten aan het wezen van de Artemis-methode (gebaseerd op de groei van de wilde vegetatie), ten dele hangt deze ook samen met de gebrekkige landbouwstatistiek van Boerkina die gebaseerd is op steekproeven en niet de gewenste ruimtelijke gedifferentieerdheid heeft.

De Artemis-methode ontleent zijn kracht aan de archivering van de jaarlijkse waarnemingen. Door de verschillende trends in de tiendaagse vegetatie-indices te vergelijken met de lokale landbouwstatistiek wordt langzamerhand duidelijk welke waarnemingen de nuttigste informatie opleveren, zoals: het begin van het groeiseizoen, de gemeten grootste groeisnelheid, het bereikte maximum in bodembedekking, enzovoort. Susanne Groten put hoop uit de waarneming dat de provincies waarvoor de voorspelling het slechts uitkwamen duidelijk geclusterd zijn. Er is een systematische 'fout' die wel te vinden zal zijn.

Daar komt bij dat het Artemis-werk kwalitatieve resultaten oplevert die nu al waardevol zijn. In een vroeg stadium wordt duidelijk op welke plaatsen de natuurlijke vegetatie zich langzamer of juist sneller ontwikkelt dan het langjarig gemiddelde. Voor nomadische herders is dat essentiële kennis. Een heel vroege, snelle groei van de vegetatie wordt vaak gevolgd door een sprinkhanenplaag. Ook daarop kan men nu anticiperen, zoals op de echte catastrofes met de bijkomende massale volksverhuizingen.

Toch meent Groten dat in die acht jaar dat Artemis nu in gebruik is meer bereikt had kunnen worden. Ze voelt zich 'een beetje gefrustreerd' door de vele sociale en institutionele moelijkheden die zij ontmoette. De VN-organisatie voor meteorologie WMO zag de activiteiten van de FAO als een bedreiging van haar toko. Fransen en Amerikanen ontwikkelden, parallel aan Artemis, de eigen oogstvoorspellingssystemen FEWS en Agrhymet en de zittende ambtenaren van het ministerie van landbouw in Boerkina Faso bejegenen de op het ITC opgeleide informatici met grote reserve. Groten: “Ik denk dat we even pas op de plaats moeten maken tot men inziet dat het er op aan komt dat men de satelliet-waarnemingen lokaal gaat verwerken. In Boerkina is de meeste essentiële kennis aanwezig, niet in Rome.”