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O aumento do investimento governamental na mitigação das alterações climáticas está a levar os sectores agrícolas a encontrar métodos fiáveis para medir a sua contribuição para as alterações climáticas. Com isso em mente, uma equipa liderada por cientistas da Universidade de Illinois Urbana-Champaign propôs uma solução de supercomputação para ajudar a medir as emissões de gases com efeito de estufa ao nível do campo agrícola individual.
Embora testada localmente no Centro-Oeste, a nova abordagem pode ser ampliada aos níveis nacional e global e ajudar a indústria a compreender as melhores práticas para reduzir as emissões.
O novo estudo, dirigido pelo professor de recursos naturais e ciências ambientais Kaiyu Guan, sintetizou mais de 25 estudos anteriores do grupo para quantificar as emissões de gases de efeito estufa produzidas pelas terras agrícolas dos EUA. As descobertas – concluídas em colaboração com parceiros da Universidade de Minnesota, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e do Project Drawdown, uma organização sem fins lucrativos de soluções climáticas – foram publicadas na revista Avaliações de Ciências da Terra.
“Existem muitas práticas agrícolas que podem contribuir muito para reduzir as emissões de gases com efeito de estufa, mas a comunidade científica tem lutado para encontrar um método consistente para medir o quão bem estas práticas funcionam”, disse Guan.
A equipe de Guan construiu uma solução baseada em “resultados de carbono agrícola”, que define como as mudanças relacionadas nas emissões de gases de efeito estufa dos agricultores que adotam práticas de mitigação climática, como culturas de cobertura, gestão precisa de fertilizantes de nitrogênio e uso de técnicas de drenagem controladas.
“Desenvolvemos o que chamamos de solução de ‘sistema de sistemas’, o que significa que integramos uma variedade de técnicas de detecção e as combinamos com modelos de ecossistema avançados”, disse Bin Peng, co-autor do estudo e pesquisador sênior da U.S. do I. Instituto de Sustentabilidade, Energia e Ambiente. “Por exemplo, fundimos imagens terrestres com imagens de satélite e processamos esses dados com algoritmos para gerar informações sobre as emissões das culturas antes e depois dos agricultores adoptarem várias práticas de mitigação”.
“A inteligência artificial também desempenha um papel crítico na concretização dos nossos ambiciosos objetivos de quantificar as emissões de carbono de cada campo”, disse Zhenong Jin, professor da Universidade de Minnesota que co-liderou o estudo. “Ao contrário das abordagens tradicionais de fusão de dados de modelo, usamos aprendizado de máquina guiado pelo conhecimento, que é uma nova maneira de reunir o poder dos dados de detecção, conhecimento de domínio e técnicas de inteligência artificial.”
O estudo também detalha como os dados de emissões e práticas agrícolas podem ser cruzados com dados económicos, políticos e do mercado de carbono para encontrar melhores práticas e soluções realistas de mitigação de gases com efeito de estufa a nível local e global – especialmente em economias que lutam para cultivar de uma forma ambientalmente consciente. .
Para computar a grande quantidade de informações de milhões de fazendas individuais, a equipe está usando plataformas de supercomputação disponíveis no Centro Nacional de Aplicações de Supercomputação. “O acesso aos recursos da NCSA permite esta tarefa monumental”, disse Guan.
“A verdadeira beleza da nossa ferramenta é que ela é muito genérica e escalonável, o que significa que pode ser aplicada a praticamente qualquer sistema agrícola em qualquer país para obter dados confiáveis de emissões usando nossos procedimentos e técnicas direcionados”, disse Peng.
O desafio deste trabalho será encorajar a adoção generalizada do sistema, disseram os pesquisadores.
“Dado o investimento de 19 mil milhões de dólares do governo dos EUA na Lei de Redução da Inflação e na próxima Lei Agrícola, os agricultores poderão adoptar mais práticas de conservação”, disse Guan. “Este trabalho ajudará investigadores e decisores políticos a ‘falar a mesma língua’, utilizando esta ferramenta que acreditamos ser muito valiosa neste momento de aumento do investimento governamental na mitigação climática”.
“Trazer mais rigor científico à estimativa das emissões nas terras agrícolas é uma tarefa enorme. Precisamos de ferramentas credíveis que sejam simples e práticas”, disse Paul West, cientista sénior do Project Drawdown e colaborador nesta investigação. “Nossa pesquisa dá um grande passo mais perto de enfrentar o desafio.”
O Departamento de Energia, a National Science Foundation, a Foundation for Food and Agriculture Research e a FoodShot Globe financiaram este estudo.
Guan é o diretor fundador do Centro de Sustentabilidade de Agroecosistemas e também é afiliado à Faculdade de Ciências Agrícolas, do Consumidor e Ambientais, à Faculdade de Engenharia Grainger, à Faculdade de Artes e Ciências Liberais, NCSA e iSEE em Illinois.
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