Análisis con Geotecnologías para mejores toma de decisiones frente cambio climático

GIS day USFQ/UNIGIS, Ecuador 2011

Anton Eitzinger, Peter Laderach & Andy Jarvis

Foto Neil Palmer (CIAT)

B

International Center for Tropical Agriculture

• CIAT: Parte del grupo consultivo sobreInvestigación Agrícola Internacional

• Mission: Reducir el hambre y la pobrezay mejorar la salud trópicos mediante una investigación que aumenta la eco- eficiencia de la agricultura.

Que hacemos: Análisis de impacto, servicios de ecosistemas, cambio climático, conectar mercados, Agricultura especifico por sitio, …

DAPA - Decision and Policy analysis

Adaptación al cambio climático progresivo

Que es? CIAT, DAPA, CCAFS, …

Leader DAPA: Dr. Andrew Jarvis

CIAT/DAPA - Lead Center en CCAFS

…al día 85 investigadores

B

Creemos fuertemente en el poder de la información para tomar mejores decisiones respecto a las inversiones sobre los recursos

naturales y la agricultura, desde la finca hasta la escala global.

Números. Mapas. Gráficos.

Mejores políticas públicas y privadas

DAPA – Decision & Policy analysisNuestra vision

B

4

SIG y agronomiacontexto

Clima y paisajeSuelo y topografía

Manejo agronómico

• Productividad y calidad• Condiciones ambientales optimas

• Practicas adecuadas• La adaptación varietal

Es todo sobre agronomía!

B

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SIG y agronomiacontexto

Datos de clima (Distribución de lluvia y temperatura, radiación solar), modelos de la predicción del cambio climático, evaluación del paisaje, modelación de ecosistemas, monitoreo de reforestación, uso de la tierra, …

Mapas de suelo, modelos de elevación, pendiente, orientación, …

Control de plagas, trazabilidad y manejo de información, …

• Identificar nichos ambientales (ecológicos)• Evaluar los impactos (del cambio climático)• Agricultura especifico por sitio (pe. frutas)

• Agricultura de precisión (logística, inventar de producción por lote, monitoreo satelital), …

Es todo sobre geotecnologia!

B

6

Cambio Climático

Métodos y modelos para cuantificar el impacto de cambio climático en la agricultura

B

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El desafíoCambio climático

La concentración de Gases de Efecto Invernadero

está aumentando

Implicaciones a largo plazo para el clima y para la aptitud

de los cultivos al clima

BLa aptitud de cultivos está cambiandoCambio climático

Cambios promedios en la aptitud climática de 50 cultivos en el 2050

B¿Qué cultivos se verán afectados?Cambio climática

50 cultivos seleccionados por tener mayor área cultivada a nivel mundial, según FAOSTAT, 2008

Cultivo Orden% de Área Total

Área Coechada

(k Ha)

Cambio de aptitud

(%)

Certeza(%)

● Wheat, common 1 18.75 216,100 -15.1 87.1

Rice paddy (Jap.) 2 13.39 154,324 5.9 80.9Maize 3 12.52 144,376 4.2 66.4

● Perennial soybean 4 8.07 92,989 -9.6 62.7● Barley 5 4.82 55,517 -2.6 91.4● Sorghum (low altit.) 6 3.6 41,500 -0.2 64.5

Cotton, Amer. upld 7 3.01 34,733 3.2 66.3Millet, common 8 2.85 32,846 4.5 69.0

● Swede rap 9 2.41 27,796 -4.8 87.6● Bean, Common 10 2.3 26,540 -2.7 64.9

Sunflower 11 2.06 23,700 7.4 75.4Groundnut 12 1.93 22,232 6.4 73.0Sugarcane 13 1.77 20,399 4.2 63.4Potato 14 1.63 18,830 2.0 82.8Cassava 15 1.61 18,608 5.1 72.7Alfalfa 16 1.32 15,214 1.8 81.3African oil palm 17 1.15 13,277 3.5 67.1

● Oats 18 0.98 11,284 -8.9 92.0Chick pea 19 0.93 10,672 5.6 76.8Coconut 20 0.92 10,616 5.4 65.9

● Coffee arabica 21 0.89 10,203 -10.6 71.2Cowpea 22 0.88 10,176 5.6 72.6Sweet potato 23 0.78 8,996 2.6 72.1

Cultivo Orden% de Área Total

Área Coechada

(k Ha)

Cambio de aptitud (%)

Certeza(%)

Olive, European 24 0.77 8,894 1.0 77.3Rubber * 25 0.72 8,259 2.0 61.0Cacao 26 0.66 7,567 3.9 62.8Sesame seed 27 0.65 7,539 7.2 74.4

● European wine grape 28 0.64 7,400 -3.8 71.7Pea 29 0.58 6,730 1.2 78.2

● Rye  30 0.52 5,994 -7.1 91.8● Perennial ryegrass 31 0.48 5,516 -8.0 84.5● Sugar beet 32 0.47 5,447 -15.0 83.9● Plantain bananas 34 0.47 5,439 -6.9 86.1● Apple 35 0.42 4,786 -1.3 65.3

Pigeon pea 36 0.41 4,683 5.1 72.0Tomato 37 0.4 4,597 0.8 79.4White yam 38 0.4 4,591 8.0 70.7Banana 39 0.36 4,180 5.4 76.3Mango 40 0.36 4,155 5.2 76.4Tobacco 41 0.34 3,897 8.0 72.8Lentil 42 0.33 3,848 3.4 74.6Watermelon 43 0.33 3,785 6.3 75.0Sweet orange 44 0.31 3,618 2.2 60.8Cashew 45 0.29 3,387 4.2 70.9Onion 46 0.29 3,341 1.8 76.5Cabbage 47 0.27 3,138 1.0 84.9Linseed 48 0.26 3,017 2.1 85.0Common buckwheat 49 0.24 2,743 9.7 77.6

● Tea 50 0.24 2,717 -2.7 58.0All crops 100.0 1,152,825 10.8 78.5

BUn Ejemplo mas localColombia

El susto de café en Cauca (Colombia)

BClimas mueven hacia arribaCafé en Cauca

Rango Altitudinal

Tmedia anual actual

Tmedia anual futuro

Tmedia anual

cambio (ºC)

Ppt total anual actual

190-500 25.54 27.70 2.16 5891 6002 1.88501-1000 23.47 25.66 2.19 3490 3597 3.041000-1500 21.29 23.50 2.21 2537 2641 4.101500-2000 18.36 20.58 2.22 2519 2622 4.082000-2500 15.60 17.82 2.22 2555 2657 4.002500-3000 13.33 15.54 2.21 2471 2575 4.20

Temperatura media reduce por 0.51oC por cada 100m en la zona cafetero. Un cambio de 2.2oC equivale a una diferencia de 440m.

BCafé en Cauca

• Cambios significativos en el año 2020, los cambios drásticos de 2050

• El caso del Cauca: reducción del área de café crecimiento y cambios en la distribución geográfica.

MECETA

Aptitud al clima 2020 y 2050

Algunas nuevas oportunidades

BCafé mueve hacia arribaCafé en Cauca

BDe la aptitud de los cultivosCambios

Mensaje 3

Localmente va a ver cambios drásticos con la geografía de los cultivos

cambiando

BLa contribución de la agriculturaCambio Climático

• Fuentes agrícolas de gases de efecto invernaderoexcluyendo el uso del suelo cambio Mt de CO2 eq

BRetos y oportunidadesCambio Climático

• Retos: como reducir impactos sobre el clima global:– Reducir deforestacion en fronteras agropecuearios– Reducir fermentacion enterica por medio de

mejor alimento y mejor manejo (rotacion, por ej.)• Oportunidades: Mercados de carbono– Recuperacion de tierras degradadas (aumento de

carbono en el suelo)– Incentivar procesos de intensificacion– Sistemas silvopastoriles

BLos modelos de pronostico de clima Ciencia Cambio Climático

• Porque tan seguros que el clima esta cambiando?

• 21 “global climate models” (GCMs) basados en ciencias atmosféricas, química, física, biología

• Se corre desde el pasado al futuro• Hay diferentes escenarios de

emisiones de gases

BCiencia Cambio Climático

• Usando el pasado para aprender del futuro

Global (Climate) Circulation models GCM

BEscenarios de emisiones futurosCiencia Cambio Climático

• Diferentes escenarios para el futuro

B

20

GCMs y resolucionesModelos climáticos

B

21

Experiencia en CIAT de la modelación climáticaModelos climáticos

CCCMA-CGCM3.1CSIRO-MK3.0 IPSL-CM4 MPI-ECHAM5

NCAR-CCSM3.0UKMO-HADCM3UKMO-HADGEM1

2050A1B

Escenarios de emisión = Incertidumbre políticoModelos de Circulación Global = Incertidumbre científico

Incertidumbre

BDownscaling estadísticoModelos climáticos

• Aún el GCM más preciso es demasiado grueso (100km)

• Aumentar resolución, uniformizar… proveer datos de alta resolución, contextualizados

• Diversos métodos desde interpolación directa hasta redes neuronales, y RCMs– DELTA (empírico-estadístico)– DELTA-VAR (empírico-estadístico)– DELTA-STATION (empírico-estadístico)– RCMs (dinámico)

BUsamos todos para nuestra investigación!Modelos climáticos

BIncertidumbreModelos climáticos

La incertidumbre científico SI es relevante para la agricultura: tenemos

que tomar decisiones dentro de un contexto de incertidumbre

Mensaje 1

B

25

Definición de vulnerabilidad al cambio climáticoCiencia cambio climático

Vulnerabilidad

Es el grado por el cual un sistema es

susceptible o incapaz de

enfrentarse a efectos adversos

del cambio climático

(IPCC 2001)

ExposiciónGrado en que un sistema está expuesto a

variaciones climáticas importantes (IPCC 2001)

SensibilidadEs el grado por el que está afectado un

sistema, en sentido perjudicial o beneficioso, por estímulos relacionados con

el clima (IPCC 2001)

Capacidad de adaptaciónEs la habilidad de un sistema de ajustarse al

cambio climático (IPCC 2001)

B

26

Definición de vulnerabilidad al cambio climáticoCiencia cambio climático

Vulnerabilidad

al cambio climático

Exposición:Impacto directo al cultivo

Sensibilidadde los medios de vida

Capacidad de adaptación

BPreguntas de la investigaciónHerramientas de la investigación

1. Como podemos predecir la aptitud de los cultivos al clima del futuro?

2. Cuales son las zonas que necesitan alta atención?3. Como se puede traducir las implicaciones del cambio

climático en parámetros socio-económicos (renta, pobreza y equidad)?

4. Que opción tenemos para obtener la percepción del productor y acompañar a organizaciones y actores de cadena de suministro para diseñar escenarios adecuados para adaptación y mitigación?

5. Como podemos cuantificar las emisiones de la agricultura para reducir las causas del cambio climático (mitigación)?

6. …

B

Temperatura

Predecir los impactos a los cultivosHerramientas de la investigación

Cambio de la aptitud del cultivo al clima futuro

1. Como podemos predecir la aptitud de los cultivos al clima del futuro?Respuesta: Modelación de la aptitud del cultivo al clima actual y futuro.

28

FAO parametros

calibrados

EcoCrop model

Prec

ipita

ción

BPredecir los impactos a los cultivos

Aptitud de los cultivos: Modelo MaxEnt

Predict impacts on cropsResearch tools Predict impacts on crops (EXPOSURE)Predecir los impactos a los cultivosHerramientas de la investigación

• Encuentra el nicho de un cultivo o especie animal basado en probabilidades de presencia.

Distribución de probabilidad alrededor de cada variable

Distribución probabilística potencial

BCambio de aptitud al clima 2050 en NicaraguaEjemplo: café

BDeterminar “Hot spots”Herramientas de la investigación

2. Cuales son las zonas que necesitan alta atención?Respuesta: Identificar focos de riesgo (Hot-Spots).

Áreas donde los sistemas de la producción de los cultivos se pueden adaptarEnfoque en la adaptación

Áreas donde los sistemas de la producción de los cultivos ya no son una opción Enfoque en la diversificación de los medios de subsistencia

Áreas donde los sistemas de la producción de los cultivos se estableció Migración frontera agrícola - el riesgo de la deforestación!

BPredecir impacto socio-económicoHerramientas de la investigación

Humano

• Acceso a educación• Nivel de conocimiento

del manejo agrícola• Salud y alimentación

Social

• Organización• Tomar decisiones,

distribución de trabajo

• Vías de acceso• Transporte de productos• Calidad de la vivienda

Físico

Natural

• El acceso y la disponibilidad de agua

• Contaminación• Conservación• Condiciones y

fertilidad del suelo

Financiero

• Acceso al crédito• Variabilidad de la producción• Variabilidad del precio• Variabilidad de los ingresos anuales

y diversificación de los ingresos• Acceso a los mercados• Acceso a la tecnología alternativa

DFID Livelihood Framework, Indicadores en los 5 capitales

3. Como se puede traducir las implicaciones en parámetros socio-económicos?Respuesta: Definir indicadores (relación con clima) de los medios de vida y recopilación de datos

B

33

Percepción y estrategias de adaptaciónHerramientas de la investigación

4. Que opción tenemos para obtener la percepción del productor y acompañar a organizaciones y actores de cadena de suministro para diseñar escenarios adecuados para adaptación y mitigación? Respuesta: Grupos focales participativos con perspectivas de género.

Diagnóstico rural participativo (PRA)

Talleres para desarrollar estrategias de adaptación con todos los actores de la cadena.

Priorizar las estrategias de adaptación según importancia

B

34

MitigaciónHerramientas de la investigación

5. Como podemos cuantificar las emisiones de la agricultura para reducir las causas del cambio climático?Respuesta: Estimar la huella carbono de la producción

Decisiones que protegen el

medio ambiente

Comunicación con

compradores

Opciones para marketing

CoolFarmTool: Unilever& University of Aberdeen

B

35

Definición de vulnerabilidad al cambio climáticoCiencia cambio climático

Vulnerabilidad

al cambio climático

Exposición:Impacto directo al cultivo

Sensibilidad

Capacidad de adaptación

Perfiles de vulnerabilidad

BPerfiles de vulnerabilidad a nivel comunidadEjemplo

Venden directo al consumidor(Mercado Campesino)

Venden a intermediarioHacen los dos

SENSITIVITY & ADAPTIVE CAPACITY

B

37

Perfiles de vulnerabilidad a nivel fincaEjemplo

Vulnerabilidad = Exposición + Sensibilidad – Capacitad adaptiva

B

• Cultivos permanentes (66.4% del PIB de 2007) seriamente afectados: y son cultivos de inversiones de largo plazo

• Tema de seguridad alimentaria, y pobreza: muchas de los cultivos afectados son de agricultores pequeños

• Claras prioridades nacionales (Colombia): • Costa Caribe por calor/sequia

• Sistemas productivos permanentes (incluido la ganadería)

para ColombiaConclusiones

BOpciones de adaptaciónConclusiones

• Cambio varietal/especie de pasturas: especies que aguantan sequia y tolerancia a encharacamiento de suelos

• Irrigacion, y sistemas de distribucion de aguas• Uso de ganado resistente, rustico• Manejo de suelos -> reducir compactacion, y mejorar

drenaje• Buenas sistemas de rotacion• Sistemas silvo-pastoriles – sombra reduce temperatura• Diversificacion de fuente alimenticia para ganado• Encillaje• Lo ultimo en CIAT en mejoramiento de Brachearia:

– Hibridos nuevos con multiples tolerancias

B

40

• Cuantificación de la emisiones y secuestración de carbono (huella de carbono) de diferentes formas de producción

Decisiones que protegen el medio

ambiente

Comunicación con compradores

Opciones para marketing

CoolFarmTool: Unilever& University of Aberdeen

Opciones de mitigaciónConclusiones

Trad-Poly

Com-Poly

Shad-Mono

Unshad-M

ono-2

0

2

4

6

8

10

5,44,9

7,8 8,0

Product Carbon Footprint (PCF)

Pesticide productionGas useDiesel useElectricity useOff-farm transportCrop residue managmentWaste water productionFertiliser induced N2OFertiliser productionBiomass shade

kg C

O2-

e/kg

-1 p

arch

men

t coff

ee

Geotecnologías en el sector agrícolaInstrumento para apoyar toma de decisiones

A.Eitzinger@cgiar.org funkbaghttp://dapa.ciat.cgiar.org/

Muchas gracias!

GIS day USFQ/UNIGIS, Ecuador 2011

Anton Eitzinger, Peter Laderach & Andy Jarvis