Merci à Denis Gringas d'avoir traduit cet article volontairement.

Vous êtes-vous déjà demandé s'il y aurait assez de nourriture au magasin pour tous les membres de votre communauté ? Si vous fréquentez une épicerie ou un marché, probablement pas. Tous les dimanches, je vais à l'épicerie avec une liste d'aliments dont j'aurai besoin pour la semaine sans aucune alternative au cas où il n'y aurait pas assez de nourriture. Si quelque chose est en rupture de stock, je vais simplement à la prochaine épicerie en bas de la rue. Nous tenons pour acquis que certains aliments seront toujours disponibles à l'achat. Cependant, beaucoup de gens n'ont pas le luxe d'avoir une source de nourriture fiable. En 2020, 34,8 % de la population d'Amérique latine, 55,5 % de la population d'Afrique, 23,6 % de la population d'Asie, 12,9 % de la population d'Océanie, et 8 % de la population d'Amérique du Nord et d'Europe ont connu une insécurité alimentaire modérée ou grave (FAO, 2020). En Amérique latine, en Afrique, et en Asie, ces chiffres sont en hausse par rapport aux années précédentes -- en 2015, respectivement 27,9 %, 48,8 %, et 19 % de la population souffraient d'insécurité alimentaire, respectivement (FAO, 2020). Alors que la population mondiale continue de croître et que les changements climatiques continuent de défier les systèmes alimentaires et hydriques, de plus en plus de personnes pourraient ne plus être en mesure de tenir la sécurité alimentaire pour acquise. Cependant, nous disposons désormais d'une nouvelle technologie spatiale pour lutter contre l'insécurité alimentaire.

À l'ère du changement climatique anthropique, assurer la productivité agricole et une production alimentaire durable est devenu un défi pour les systèmes agricoles. Par conséquent, la protection de la sécurité alimentaire est un problème en évolution. L'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (ONUAA ou FAO en anglais) déclare que :

“La sécurité alimentaire existe lorsque tous les êtres humains ont, à tout moment, la possibilité physique, sociale, et économique de se procurer une nourriture suffisante, saine, et nutritive leur permettant de satisfaire leurs besoins et préférences alimentaires pour mener une vie saine et active” - ONUAA à la Conférence mondiale de l'alimentation (1996).

Jusqu'en 2015, le monde progressait vers l'amélioration de la sécurité alimentaire et la réalisation du deuxième objectif de développement durable (ODD), qui vise à éradiquer la faim dans le monde. Cependant, si la tendance récente à l'augmentation des taux d'insécurité alimentaire se poursuit, 840 millions de personnes souffriront de faim chronique d'ici 2030 (WFP, 2020) (Figure 1). Entre autres choses, les changements climatiques sont un facteur majeur d'insécurité alimentaire en raison de leurs effets sur les rendements des cultures. Par exemple, entre 1964 et 2007, les sécheresses et les chaleurs extrêmes ont réduit les rendements céréaliers mondiaux de 10 % (Lesk, 2016). Dans leur rapport de 2020 sur l'état de la sécurité alimentaire dans le monde, l'ONUAA et ses collaborateurs ont identifié la variabilité et les extrêmes climatiques comme l'un des principaux moteurs de l'insécurité alimentaire (Figure 2).

Un environnement stressant, y compris des températures très chaudes ou des conditions sèches, affecte le fonctionnement des plantes. Des températures plus chaudes et(ou) un manque d'eau disponible obligent les plantes à ralentir ou à arrêter leurs processus de croissance pour conserver l'eau afin de survivre, ce qui diminue leur productivité. Les pertes de entraînent une baisse des rendements des cultures (Farooq, 2009). L'évapotranspiration (ET) peut être un indicateur utile de conditions stressantes. Elle relie l'eau aux plantes, l'ET peut fournir des informations sur le stress hydrique et la façon dont la biosphère terrestre réagit aux changements climatiques (Fischer, 2017). Ainsi, la surveillance des changements en ET fournit des informations précieuses pour une gestion plus efficace des cultures et de l'eau.

La surveillance des cultures depuis l’espace

Un satellite récemment lancé est une nouvelle technologie prometteuse pour surveiller l'état des cultures et protéger la sécurité alimentaire depuis l'espace. L'expérience de radiomètre thermique spatial d'écosystème sur la Station spatiale (ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment on Space Station (ECOSTRESS) en anglais) cherche à comprendre si la vulnérabilité agricole peut être réduite grâce à une surveillance avancée de la consommation d'eau agricole et à une meilleure estimation de la sécheresse. À l'aide d'un radiomètre thermique amarré à la Station spatiale internationale (SSI), ECOSTRESS mesure l'énergie thermique (c'est-à-dire la chaleur) provenant de la Terre, qui est ensuite utilisée pour calculer l'ET et le stress hydrique, et aussi construire des cartes d'efficacité de l'utilisation de l'eau. Avec un temps de revisite tous les 3 à 5 jours, nous pouvons maintenant observer comment se portent les cultures à une échelle sous-hebdomadaire.

ECOSTRESS fournit un ensemble de données unique en raison de sa trajectoire orbitale et de sa technologie. Il offre une couverture globale à l'échelle du champ d'un agriculteur (résolution d'environ 70 m) et parce qu'il se trouve sur l'ISS, il fournit des données à différentes heures de la journée sur chaque survol. De nombreux autres satellites sont en orbite héliosynchrone, ce qui signifie qu'ils survolent toujours le même emplacement géographique sur Terre à peu près à la même heure de la journée. Avec ECOSTRESS, nous pouvons maintenant observer comment les plantes réagissent à différentes conditions à différents moments de la journée et de l'année.

Les êtres humains peuvent aider les cultures à s'adapter aux changements dans les conditions environnementales s'ils disposent des bonnes informations. Avec la fréquence temporelle et l'échelle spatiale d'ECOSTRESS, le système est suffisamment opportun et à la bonne échelle (c'est-à-dire qu'il communique des informations à une échelle suffisamment petite) pour que les agriculteurs puissent utiliser les données pour éclairer les décisions d'irrigation. Regardez la figure 3 pour le niveau de détail fourni par une image ECOSTRESS. Lorsque les plantes « transpirent » (la partie T de ET), cela diminue leur température. Bien qu'elles soient également fonction de la disponibilité de l'eau, les températures plus chaudes des plantes signifient généralement que les plantes subissent plus de stress. Par conséquent, en mesurant la chaleur, ECOSTRESS fournit un ensemble de données permettant de mieux comprendre la quantité d'eau dont les plantes ont besoin et quand elles en ont besoin. De nombreux autres satellites en orbite ne fournissent des informations sur le stress des plantes que lorsque les plantes sont visiblement brunes. À ce moment-là, il est trop tard pour faire quoi que ce soit. Avec ECOSTRESS, les agriculteurs peuvent désormais voir l'apparition lente de la sécheresse ou du stress hydrique subi par les cultures et soit se préparer à des baisses de rendement, soit atténuer de manière proactive les pertes en irriguant davantage. ECOSTRESS est un outil qui peut aider à maintenir la productivité et les rendements des cultures sans gaspiller inutilement l'eau.

Bien qu'il n'ait été lancé qu'en juin 2018, les agriculteurs ont déjà commencé à intégrer ECOSTRESS dans leur prise de décision concernant l'irrigation de précision. En utilisant les données ECOSTRESS dans des applications conçues pour aider les agriculteurs à irriguer leurs champs avec seulement la quantité d'eau nécessaire, certaines entreprises cherchent à maximiser l'utilisation de l'eau et les rendements des cultures (NASA JPL, s.o).

Un groupe parrainé par l'Agence spatiale européenne--Food Security TEP (Sécurité alimentaire - Portail thématique d'exploitation en français) --utilise également ECOSTRESS pour protéger la sécurité alimentaire. Ils cherchent à aider les petits agriculteurs et les organismes internationaux à devenir plus résistants aux conditions climatiques instables et, en fin de compte, à soutenir une agriculture efficace et durable.

Bien que les changements climatiques continuent de défier le système agricole mondial tout au long du 21e siècle, les technologies spatiales telles qu’ECOSTRESS permettent aux humains de protéger plus facilement la sécurité alimentaire et de continuer à atteindre le deuxième ODD. Bien qu'à des milliers de kilomètres de là, ECOSTRESS connecte les agriculteurs à leurs champs de manière nouvelle et unique, aidant à garantir que nos aliments préférés soient toujours à l'épicerie et que les gens du monde entier aient suffisamment à manger.

NB : Ce travail a été réalisé dans le cadre d'une entreprise privée et non en tant qu'employé du Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology.