Användning av globala satellitdata för uppskattning av spannmålsproduktion i västafrikanska Sahel

Abstract (Swedish)

Populärvetenskaplig sammanfattning: Det var torkan under åren 1968 - 1973 som fokuserade världens uppmärksamhet till Sahelregionen, som är ett smalt bälte mellan Saharaöknen i norra Afrika och grässlätterna söder därom. De ovanligt torra åren hade lett till matbrist i form av förstörda skördar och annan vegetation, samt boskapsdöd. Året 1973 nådde torkan sitt klimax i Sahelområdet, vilket fick till följd att 50% av boskapen dog och hungersnöden tog mer än 100 000 människoliv (MacDonald 1986). Bilder och historier om undernärda barn och död boskap stimulerade en enorm katastrofhjälp. Denna kortsiktiga hjälp har följts av mer långsiktig hjälp för utveckling av Sahelländerna.

Under de senaste 20 åren har torrperioderna blivit alltfler och man tvistar om huruvida det rör sig om klimatförändringar eller klimatvariationer. I stora delar av Afrika används traditionella och lågintensiva metoder inom jordbruket, vilket gör produktionen sårbar i torkperioder. Därmed sätts gränser för den lokala grödeproduktionen och djurhållningen.

Tidsserier med klimat, nederbörd och biomassa blir här viktiga metoder för uppskattning av Afrikas naturesurser. Nu finns omfattande organisation kring uppbyggande och användande av bl a nederbörds- och satellitbildsdata. Fjärranalysmetoder har en avgörande roll i detta arbete och vädersatelliten NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) med sensorn AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) används ofta. Vegetationens spektrala egenskaper skattas av vegetationsindex, där NDVI (Normalised Difference Vegetation Index) är ett av de vanligaste. Indexen ger en bra uppskattning om biomassans utbredning i tid och rum, och är därmed ett mycket användbart instrument för forskning, övervakning och planering i Sahelregionen. Global satellitdata måste dock användas med största försiktighet. Styrkan hos NOAA-datan ligger i de tidsserier man kan få fram, och inte i enskilda mätvärden, eftersom dessa påverkas och beror av en mängd yttre faktorer.

Huvudsyftet med denna studie har varit att undersöka om global satellitdata (NOAA-AVHRR-data och NDVI) kan användas för att undersöka kopplingen mellan mattillgång och naturförhållanden i länderna; Burkina Faso, Gambia, Guinea Bissau, Mali, Mauritanien, Niger, Senegal och Tchad. Detta kan vidare formuleras som tre frågor:

1. förekommer samband mellan NDVI och nederbörd?
2. förekommer samband mellan NDVI och spannmålsproduktion?
3. förekommer samband mellan nederbörd och spannmålsproduktion?
Korrelationsanalys
Korrelationsanalys valdes då sambanden mellan faktorerna NDVI, nederbörd och spannmålsproduktion skulle studeras. Korrelationskoefficienter beräknades på en rad olika sätt. Eftersom spannmålsproduktionen endast var beräknad på årsbasis för respektive land beräknades bl a korrelation mellan NDVI, nederbörd och spannmålsproduktion med årsmedelvärden för åren 1982-1990. Korrelation beräknades också per klimatzon, för att se i vilka zoner starkast samband förekom mellan NDVI, nederbörd och spannmålsproduktion. Här korrelerades alltså NDVI-värden med nederbörd från stationer i samma klimatzon. Samtliga korrelationer gjordes både temporalt och spatialt med årsmedelvärden för samtliga faktorer. I dessa analyser användes NDVI-värden med och utan (dvs värden under NDVI 0,05 eliminerade) gränsen för markpåverkan.

Korrelationsanalys gjordes också mellan NDVI, nederbörd och spannmålsproduktion för definierade regnperioder (vegetationsperioder), per land och per klimatzon. Regnperioderna indelades olika för länderna beroende på nederbördssituationen i respektive land under perioden 1982 till 1990. De valda regnperioderna påverkas därmed av den aktuella nederbördsdatan, med avseende på antal stationer och spridning i landet, samt datakvalitet.

Slutsats
Som alltid när man arbetar med naturvetenskaplig data måste man ha klart för sig att de variabler som undersöks ofta indirekt beror av ett flertal andra faktorer. I den här studien har ett antal naturvetenskapliga och samhällsvetenskapliga faktorer belysts.

Trots att många Sahelländer drabbats av torkrelaterade begränsningar för inhemsk livsmedelsproduktion, finns inga enkla samband mellan meteorologisk torka och minskning av livsmedelsproduktion. Däremot bör torka ses som en av huvudfaktorerna för begränsat jordbruk i många av länderna. Tillgång på arbetskraft och utsäde, samt rådande landägande former är också faktorer som påverkar spannmålsproduktionen. Därtill kommer etniska, politiska och ekonomiska skillnader. Man frågar sig också hur stor del av Afrikas agrara problem som är ett resultat av naturliga faktorer och hur stor del som resulterar från mänskliga aktiviteter och politiska beslut. Situationen varierar naturligtvis både i tid och rum, vilket betyder att det inte finns några enkla samband och därmed inte några enkla lösningar för Sahelområdets framtida matproduktion.

Ett flertal mönster har kunnat urskiljas från korrelationsresultaten. De allra största skillnaderna fanns mellan de temporala och spatiala korrelationsanalyserna. De spatiala analyserna erhåller betydligt bättre resultat i samtliga fall, beroende på att de inte i lika hög grad påverkas av faktorernas årliga fluktuationer.

Eftersom resultaten i den här studien är högst differentierade är det svårt att dra slutsatser om vad olikheterna beror på. Den bristfälliga nederbörds- och spannmålsproduktionsdatan samt den grova satellitdatan förklarar en stor del av resultaten. För att kunna avgöra hur bra NOAA AVHRR Land Pathfinder (8x8 km) är för studier av kopplingen mellan mattillgång och naturförhållanden i Sahelområdet hade bättre tids och rumsupplösning krävts för nederbörds- och spannmålsdatan. Om man sedan vill göra en noggrannare studie av sambanden mellan de aktuella faktorerna krävs också bättre upplösning på satellitdatan, samt fältdata. Nu har alldeles för grova generaliseringar gjorts, med tanke på att Sahelområdet är relativt komplext.

Abstract

Drought is primarily caused by reduced precipitation and is dependent on physical factors such as climate, geology, freshwater and vegetationcover, as well as the political, economical and social situation.
Drought in the Sahel region during the last decades and the scale of the human tragedy that followed have underlined the need for system to monitor crop and vegetation conditions. The object of this study was to evaluate the usefullness of the NOAA-AVHRR (NDVI) for investigate the connection between food production and environmental conditions in Burkina Faso, Gambia, Guinea Bissau, Mali, Mauritanien, Niger, Senegal and Chad. Spatial and temporal correlation analysis between the factors NDVI-precipitation, NDVI-cropproduction and precipitation-cropproduction was made. The spatial analysis has the most significant correlation because it is not dependent on yearly fluctuations. It is difficult to make conclusions from these results as data for both precipitation and crop production was defective. It is recommended that in order to get better results, higher resolution satellite data and field work is undertaken.

• author: Andersson, Jenny
• supervisor: Uppgift saknas
• organization: Dept of Physical Geography and Ecosystem Science
• year: 1999
• type: H1 - Master's Degree (One Year)
• subject: Earth and Environmental Sciences; Agriculture and Food Sciences; Technology and Engineering
• keywords: geomorfologi, naturgeografi, climatology, pedology, cartography, physical geography, geomorphology, Africa, land use, food production, markanvändning, marklära, kartografi, klimatologi, agricultural economics, lantbruksekonomi, remote sensing, fjärranalys
• publication/series: Lunds universitets Naturgeografiska institution - Seminarieuppsatser
• report number: 53
• language: Swedish
• id: 1330055
• date added to LUP: 2005-05-25 00:00:00
• date last changed: 2011-11-28 08:47:12