いかにして衛生が農業の地球温暖化への適応を支援するか［ブルームバーグ］

(ブルームバーグ) — いつ収穫するかは、ワインメーカーにとって最も重要な決断の一つだ。早すぎると苦いワインになる。遅すぎると甘くなりすぎる。この微妙なバランスは、気候危機によってますます崩れつつある。

フランスでは、地球温暖化がこの古くからの方程式に大打撃を与えて久しい。国内のワイン生産地では、季節が切り詰められた。最も貴重なアペラシオン（法律に基づいた原産地）のひとつである「シャトーヌフ・ド・パプ」の収穫日は、1960年以来3週間近く早まっている。同時に、植物の病害がこれまで見られなかった地域で発生し、雨のパターンが変わり、ある場所では収穫を早めるのに役立った暑さが、別の場所ではブドウの木を乾燥させている。

順応するために、古い方法はますます新しい方法に取って代わられつつある。この場合、急速に温暖化する環境におけるブドウの木の進捗状況と健康状態を追跡することを目的とした粒状データである。Ticinum AerospaceやTerraNISといった新興企業によれば、衛星技術は、適切なブドウを適切なタイミングで収穫するために、ブドウ栽培者によって利用されている。

「生産者がブドウのデータを収集していなかったり、収集していても簡単な方法で保存されていなかったり、どの区画からサンプルを収集したのかわからなかったりすることがある」とTicinum Aerospaceのプロジェクトマネージャー、ダニエレ・デ・ヴェッキは語った。「今、ワイン業界はデータに基づいて意思決定ができる。あまりロマンチックではありませんが、前進する唯一の方法だと思います」。

マルク・トンドリューは、より多くのフランスの生産者が参加していると付け加えた。彼は、衛星とドローンの画像に基づく農業データを提供するTerraNISのプレジデント兼創設者だ。「ほんの10年前、こうしたアプリケーションの主要顧客はほとんどがボルドーだった。今は南部の地域で多く見られるようになりました」。

しかし、この技術はすでにワイン造りに役立てられているが、やがて農業全般の適応を助けるという、より重要な役割を果たすようになるかもしれない。

数十年にわたる進歩の後、栄養失調に苦しむ人々の数は間違った方向に進み始めている。地球温暖化、異常気象に伴うサプライチェーンの混乱、さらには大気中の二酸化炭素の増加による栄養素の減少が、世界的な食糧危機を引き起こしている。こうした傾向は、農作物を死に至らしめる暑さの影響を最も受けやすい地域で特に深刻であり、多くの国が飢饉の瀬戸際に立たされている。

英国の慈善団体オックスファムによれば、グアテマラからアフガニスタンまでの10の気候ホットスポットでは、深刻な飢餓が6年間で2倍以上になっているという。しかし、最先端の衛星センサー技術は、飢餓の進行を遅らせる大きな役割を果たす可能性がある。専門家たちは、農家が作物の病気や害虫の発生、必要な栄養分、水の供給、理想的な収穫時期、品質評価に関するほとんど無料の地球観測データに基づいて畑を管理できる未来を思い描いている。

トンドリューは、軌道やドローンのデータに基づく推奨をGPS駆動の農業機械と組み合わせることで、農業を変革できると述べた。その過程で、地球温暖化が農家にもたらす最悪の事態を食い止められるかもしれない。おまけに、世界経済フォーラムの4月の報告書によれば、このような技術は農業部門の温室効果ガス排出量を13％削減する可能性があるという。

同報告書では、農業における衛星データ市場は2030年までにほぼ倍増し、10億ドル近くになると見ている。また、衛星を使って害虫や病原菌を検出することによる農作物の損失防止の価値を4億ドルと計算し、宇宙からの知見を活用することで水の使用量を10％近く削減できると想定している。

衛星技術は長い間、政府や先物市場がアメリカのトウモロコシやウクライナの小麦の収穫規模を評価するのに使われてきた。しかし、より新しい技術には、個々の農家が自らの収量ポテンシャルを測定し、拡大するのに役立つ能力がある。

NASA、欧州宇宙機関、そしてサンフランシスコに拠点を置くプラネットのような民間企業の衛星は、電磁スペクトルの様々な帯域から地上の画像を提供している。

太陽光が惑星表面に当たると、光が当たる物質とその物理的状態に基づいて特定の波長が反射される。植物が餌を作るのに使うクロロフィルは可視光を多く吸収し、葉の細胞構造はNIR（近赤外）を反射する。

センサーとカメラは、地球から反射して戻ってくる波の強度を測定する。反射された近赤外光のレベルが高く、可視光域の反射率が低いほど、森林や健全な作物などの植生が密であることを示す。2つのスペクトル帯域の反射率にほとんど差がない場合は、砂漠やむき出しの土壌など、植生がまばらであることを示す。

これらの関係のニュアンスは、植物の重要な栄養素である窒素のレベルや、植物のバイオマス、葉面積、クロロフィル含有量（これらはすべて土壌水分に関連している）の信頼できる指標であることが証明されている。正規化植生指標（NDVI）は、農業で最も一般的に使用されている衛星測定のひとつで、その指標である。TerraNISとフランスのトゥールーズにある研究機関Ecole d'Ingénieurs de PURPANの科学者たちは、葉のサンプルから採取した窒素のレベルと衛星画像から得られた分析の間に強い相関関係があることを示し、データの正確性を支持した。

画像の各ピクセルは0.5平方メートルという小さな面積を表すため、この衛星データを畑の地図に重ね合わせることで、必要な場所にのみ肥料を散布することができる。例えば、作物が収穫時期に近づいたときにNDVIが低ければ、窒素肥料が必要であることを示している。プラネットの農業担当プリンシパルであるミスティ・タッカーは、「私たちはこれまで、作物畑の地面がすべてまったく同じであるかのように扱ってきました。衛星データは、もっと細かいレベルで畑を管理するのに役立ちます」と言う。

もしこのような技術が広く利用できるようになれば、地球温暖化の抑制と食糧供給の保護の両面で、資源の節約、排出の回避、気候変動に直面した作物の保全に大きな影響を与えることができるだろう。

政策立案者たちは光を見始めている。欧州連合（EU）は、温室効果ガスの排出、肥料の使用、海洋のデッドゾーンを削減するため、衛星モニタリングを念頭に置いて共通農業政策を変更しようとしている。米国では、精密農業衛星接続法（Precision Agriculture Satellite Connectivity Act）が連邦通信委員会に、衛星通信規則の変更が精密農業に役立つかどうかを検討し、そうであれば議会への勧告を作成するよう求めている。この法律は4月に下院を通過した。

NASAの一連の地球観測機器は、すでに「水の利用可能性、作物の健康状態、生産率について、地球規模および地域的な予測を提供する」のに役立っていると、NASAの地球科学ディレクターであるカレン・サンジェルマンは述べた。一方、ESAのセンチネル衛星は、空間解像度と時間解像度を兼ね備え、広帯域幅を有しているため、農業界に衛星データを提供するプロバイダーにとって特に有用であることが証明されている。

「作物は常に変化しています」と、イタリアの衛星データ会社Agricolusの研究開発マネージャーであるサラ・アントニェッリは言う。「だから、問題を素早く発見しなければならない。土壌水分と植生の健全性の両方を検出できるセンチネルのさまざまなバンドは、非常に珍しいものです」。

TerraNIS-E.I.P.の研究では、センチネルの自由に利用できるデータは、有料衛星からのより高解像度のデータよりも、窒素状態の評価においてより正確であることがわかった。そして、新しい観測機器がさらに大きな洞察をもたらすかもしれない。

もちろん、衛星がすべてをできるわけではない。調査結果はしばしば地上での確認が必要であり、軌道上のデータに頼りすぎると、ずさんな結果になりかねないと、スペインのビルバオにあるバスク科学財団のハイパースペクトル・イメージングと化学分析の専門家、ホセ・マヌエル・アミーゴは警告する。

「リモートセンシングは、さまざまな状況で農家を助ける素晴らしい学問です」と彼は言った。 それでも、多くの場合、仮定が組み込まれ、制限が無視される。 「データの処理は簡単ではありません。パラメーターと実際の問題を関連付けることは、飛躍しすぎている可能性があります。研究者たちは、農民に与える答えには徹底的な検証と健全な化学的説明が必要であることを忘れています」

それでも、ニューヨーク州ジュネーブにあるコーネル大学のケイトリン・ゴールド教授（植物病理学）は、作物の病害を早期に発見し、それに対処できる可能性に興奮しているという。「気候の変化により、侵入病原体に適した範囲が広がるでしょう」と彼女は言う。一方、暑さや干ばつによる植物へのストレスは、「日和見病に対してはるかに脆弱になるでしょう」。

人工衛星は、「早期の介入を可能にする質の高いリスク評価」を可能にする、とゴールドは言った。

How Satellites Are Helping Farmers Adapt to Global Warming

By Paul Tullis

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翻訳：吉田拓史、株式会社アクシオンテクノロジーズ