L’augmentation des investissements gouvernementaux dans l’atténuation du changement climatique incite les secteurs agricoles à trouver des méthodes fiables pour mesurer leur contribution au changement climatique. Dans cet esprit, une équipe dirigée par des scientifiques de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign a proposé une alternative de calcul intensif pour aider à mesurer les émissions de gaz à effet de serre au niveau des champs de chaque ferme.
Bien que testée localement dans le Midwest, la nouvelle approche peut être étendue aux niveaux national et mondial et aider l’industrie à comprendre les meilleures pratiques pour réduire les émissions.
La nouvelle étude, dirigée par Kaiyu Guan, professeur de ressources naturelles et de sciences environnementales, a synthétisé moreover de 25 des études précédentes du groupe pour quantifier les émissions de gaz à effet de serre produites par les terres agricoles américaines. Les résultats, réalisés en collaboration avec des partenaires de l’Université du Minnesota, du Lawrence Berkeley National Laboratory et de Project Drawdown, une organisation à but non lucratif spécialisée dans les options climatiques, sont publiés dans la revue Earth Science Opinions.
« Il existe de nombreuses pratiques agricoles qui peuvent grandement contribuer à réduire les émissions de gaz à effet de serre, mais la communauté scientifique a eu du mal à trouver une méthode cohérente pour mesurer l’efficacité de ces pratiques », a déclaré Guan.
L’équipe de Guan a construit une solution basée sur les « résultats en matière de carbone agricole », qu’elle définit comme les changements associés dans les émissions de gaz à effet de serre des agriculteurs adoptant des pratiques d’atténuation du climat telles que les cultures de couverture, la gestion précise des engrais azotés et l’utilisation de techniques de drainage contrôlées.
« Nous avons développé ce que nous appelons une solution de ‘système de systèmes’, ce qui signifie que nous avons intégré une variété de tactics de détection et les avons combinées avec des modèles d’écosystème avancés », a déclaré Bin Peng, co-auteur de l’étude et chercheur scientifique principal à l’Université. de I. Institut pour le développement durable, l’énergie et l’environnement. « Par exemple, nous fusionnons l’imagerie au sol avec l’imagerie satellite et traitons ces données avec des algorithmes pour générer des informations sur les émissions des cultures avant et après que les agriculteurs adoptent diverses pratiques d’atténuation. »
« L’intelligence artificielle joue également un rôle essentiel dans la réalisation de nos objectifs ambitieux de quantifier les émissions de carbone de chaque domaine », a déclaré Zhenong Jin, professeur à l’Université du Minnesota qui a codirigé l’étude. « Contrairement aux approches traditionnelles de fusion modèle-données, nous avons utilisé l’apprentissage automatique guidé par la connaissance, qui constitue une nouvelle façon de rassembler la puissance des données de détection, la connaissance du domaine et les techniques d’intelligence artificielle. »
L’étude détaille également comment les données sur les émissions et les pratiques agricoles peuvent être recoupées avec les données économiques, politiques et du marché du carbone pour trouver les meilleures pratiques et des options réalistes d’atténuation des gaz à effet de serre au niveau regional et mondial – en particulier dans les économies qui luttent pour cultiver de manière respectueuse de l’environnement..
Pour calculer la grande quantité d’informations provenant de hundreds of thousands de fermes individuelles, l’équipe utilise des plates-formes de calcul intensif disponibles au Centre countrywide des apps de calcul intensif. « L’accès aux ressources de la NCSA permet d’accomplir cette tâche monumentale », a déclaré Guan.
« La vraie beauté de notre outil est qu’il est à la fois très générique et évolutif, ce qui signifie qu’il peut être appliqué à pratiquement n’importe quel système agricole dans n’importe quel pays pour obtenir des données fiables sur les émissions en utilisant notre procédure et nos tactics ciblées », a déclaré Peng.
Le défi de ce travail sera d’encourager une adoption généralisée du système, ont indiqué les chercheurs.
« Compte tenu de l’investissement de 19 milliards de pounds du gouvernement américain dans la loi sur la réduction de l’inflation et dans le prochain Farm Invoice, les agriculteurs seront en mesure d’adopter davantage de pratiques de conservation », a déclaré Guan. « Ce travail aidera les chercheurs et les décideurs politiques à ‘parler le même langage’ en utilisant cet outil qui, selon nous, est très précieux en cette période d’investissement gouvernemental croissant dans l’atténuation du changement climatique. »
« Apporter furthermore de rigueur scientifique à l’estimation des émissions sur les terres agricoles est une tâche énorme. Nous avons besoin d’outils crédibles, simples et pratiques », a déclaré Paul West, scientifique principal au Project Drawdown et collaborateur de cette recherche. « Notre recherche nous rapproche encore as well as de ce défi. »
Le ministère de l’Énergie, la Countrywide Science Foundation, la Fondation pour la recherche sur l’alimentation et l’agriculture et FoodShot World ont financé cette étude.
Guan est le directeur fondateur de l’Agroecosystems Sustainability Middle et est également affilié au Collège des sciences de l’agriculture, de la consommation et de l’environnement, au Grainger College of Engineering, au Collège des arts et des sciences libéraux, au NCSA et à l’iSEE de l’Illinois.
