Παρασκευή, Αύγουστος 16, 2019

Διερεύνηση αξιοποίησης κλιματολογικών δεδομένων για την ορθολογική διαχείριση αγροτικών καλλιεργειών. Η χρήση του πυρανόμετρου

Διερεύνηση αξιοποίησης κλιματολογικών δεδομένων για την ορθολογική διαχείριση Αγροτικών καλλιεργειών. Η χρήση του πυρανόμετρου. *

Του Γεώργιου Μπίνα,  Φυσικού, ΜΒΑ

Η αγροτική παραγωγή δίνει ζωή στο σύνολο της οικονομίας και δεν στηρίζει μόνο την οικογένεια. Η αγροτική παραγωγή είναι το κέντρο άλλων περιφερειακών δραστηριοτήτων όπως μεταφορές, εστιατόρια, κατασκευή αγροτικών μηχανημάτων, παραγωγή σπόρων, παραγωγή χημικών σκευασμάτων, τυποποίηση, τράπεζες, υπηρεσίες υγείας κτλ. Έτσι βρίσκοντας τρόπους να αυξηθεί το κέρδος του παραγωγού, βοηθάμε το σύνολο της οικονομίας μίας χώρας να αναπτυχθεί. Ένας βασικός τρόπος βέλτιστης  παραγωγής (ποιοτικά και οικονομικά) είναι η χρησιμοποίηση κλιματικών δεδομένων με κατάλληλα υπολογιστικά εργαλεία και ο υπολογισμός διαφόρων συντελεστών όπως ο συντελεστής ανάπτυξης.

Υπάρχουν πολλές επεκτάσεις κοινωνικο-οικονομικών συστημάτων που αφορούν στη γεωργική παραγωγή. Τα βασικά υποσυστήματα μπορούμε να αναφέρουμε πως είναι η οικογενειακή γεωργία και η παραγωγή αγροτικών προϊόντων με συμμετοχή της οικογένεια του παραγωγού, η παραγωγή σε μικρή κλίμακα αγροτικών προϊόντων με έμφαση στην παράδοση, ενώ από την άλλη πλευρά έχουμε τα λεγόμενα καπιταλιστικά συστήματα, με μεγάλες εκτάσεις και σκοπό το μέγιστο κέρδος καθώς και τα διάφορα είδη συνεταιρισμών και τα διάφορα είδη συνολικού μάρκετινγκ για την πώληση προϊόντων. Τα συστήματα που αναφέραμε όχι μόνο διαφέρουν στο κίνητρο της καλλιέργειας ( είναι διαφορετικό να είσαι ιδιοκτήτης και να καλλιεργείς για το δικό σου κέρδος και διαφορετικό να εργάζεσαι για κάποιον άλλο ), αλλά ταυτόχρονα και στο είδος των τεχνολογιών και των δεδομένων που χρησιμοποιούν. Όλες οι παραπάνω κατηγορίες έχουν εξελιχθεί με το χρόνο και καμία δεν έχει μείνει στάσιμη. Αυτό που διαφέρει είναι ο βαθμός που αυτές έχουν εξελιχθεί. Επίσης σημαντικό ρόλο παίζει και η χώρα πού βρίσκεται κάθε μία από τις παραπάνω κατηγορίες. Ανάλογα λοιπόν με το είδος της οικονομικής σχέσης που έχει ο γεωργός με μία επιχείρηση, μπαίνουν και διάφοροι στρεσογόνοι παράγοντες (ανταγωνισμός, πολιτικές αποφάσεις, τεχνολογικές αλλαγές και πρόσβαση σε αυτές, βαθμός σχέσεων με υπηρεσίες, ασφάλιση παραγωγής, κατανόηση νέων πληροφοριών κλπ.) που έχουν άμεση επίπτωση στις αποφάσεις που παίρνει.

Δύο είναι τα βασικά μοντέλα ανάπτυξης αγροτικών καλλιεργειών. Καταρχάς το μοντέλο των μηχανιστικών προσομοιώσεων ( mechanistic simulations ). Σύμφωνα με αυτό, χρησιμοποιούνται στις καλλιέργειες συγκεκριμένες τεχνικές και διαλέγονται συγκεκριμένες ποικιλίες, από άτομα ιδιαίτερα υψηλής εξειδίκευσης. Αναλύονται τα φαινόμενα, βρίσκονται οι αρχές πίσω από αυτά και γίνονται οι αντίστοιχες προτάσεις. Το δεύτερο κυρίαρχο μοντέλο, είναι αυτό που προκύπτει από παρατήρηση και πειραματισμό ξανά και ξανά. Το μοντέλο αυτό ονομάζεται εμπειρικό. Πολλές φορές χρειάζεται συνδυασμός αυτών των δύο.

Η προσαρμογή έχει αποδειχθεί ότι γίνεται ευκολότερη, όταν εφαρμοστούν καινοτόμοι μέθοδοι σε συνδυασμό με παραδοσιακούς. Έτσι ο αγρότης δεν νιώθει αποκομμένος, γνωρίζει ήδη ένα μέρος της εργασίας του και θεωρεί ότι συμμετέχει πιο άμεσα. Όταν οι αλλαγές γίνουν αποδεκτές, είναι σημαντικό επίσης να βαθμολογείται το αποτέλεσμά τους. Μιλάμε δηλαδή για ένα δυναμικό σύστημα, όπου τα πάντα πρέπει να κρίνονται και να τροποποιούνται συνεχώς, ώστε να υπάρχει η βέλτιστη λύση. Δεν μας ενδιαφέρει μόνο η μέγιστη παραγωγή, αλλά ο καλύτερος συνδυασμός κόστους και παραγωγής.

Η γεωργία σχετίζεται σε μεγάλο βαθμό με τα πολύπλοκα συστήματα του φυσικού περιβάλλοντος που πρέπει να λειτουργεί. Αυτή περιλαμβάνει τις κλιματικές καταστάσεις, την ποιότητα του εδάφους, την ποιότητα του σπόρου, και την διαθεσιμότητα πηγών νερού, καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους. Σημαντικό ρόλο παίζει επίσης και η χλωρίδα κάθε περιοχής. Όλες οι παραπάνω περιπτώσεις μπορούν να επηρεαστούν από τις κλιματικές συνθήκες, όχι μόνο στον βαθμό, αλλά και στην πλειάδα των προβλημάτων. Φυσικά τα προβλήματα που αφορούν έναν αγρότη, είναι κυρίως από την περίοδο της σποράς, μέχρι την περίοδο της συγκομιδής. Αυτό όμως δεν σημαίνει ότι οι άλλες συνθήκες τους είναι αδιάφορες.

Οφείλουμε να αποδεχθούμε ότι υπάρχει κλιματική αλλαγή σε τέτοιο βαθμό, που αν κάποτε υπήρχε μία σταθερότητα στις προβλέψεις του καιρού, σήμερα έχει χαθεί. Έτσι σήμερα, περισσότερο από ποτέ, είναι απαραίτητη η χρήση κλιματολογικών εργαλείων στην καλλιέργεια των χωραφιών. Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε επίσης πως η αλλαγή του καιρού επηρεάζει την αγροτική οικονομία, αλλά ταυτόχρονα είναι σημαντικό να εντοπίσουμε πώς μπορεί αυτή να προσαρμοστεί στα νέα δεδομένα. Ελέγχουμε λοιπόν πώς μπορεί ο αγροτικός τομέας να προσαρμοστεί στην κλιματική αλλαγή και στη μεταβλητότητα. Δεν έχει νόημα για κάποιον, εάν δεν δέχεται τη χρησιμότητα της κλιματολογίας, ή το γεγονός ότι το κλίμα αλλάζει με διαφορετικούς ρυθμούς από ότι παλαιότερα, να ασχοληθεί περαιτέρω. Μπορεί κάποιος για παράδειγμα να δέχεται την κλιματική αλλαγή σαν φαινόμενο, αλλά να θεωρεί ότι αυτόν δεν τον επηρεάζει. Προφανώς τότε δεν θα λάβει τα μέτρα που πρέπει και δεν θα δώσει την αξία που πρέπει, στο να βελτιστοποιήσει την παραγωγή του. Κατανοώντας λοιπόν την κλιματική αλλαγή, συμβάλλουμε στο να την μειώσουμε.

Προκειμένου να κατανοήσουμε τον καθοριστικό ρόλο της κλιματολογίας σε μια καλλιέργεια, πρέπει να κάνουμε μία ιστορική αναδρομή. Από αυτή καταλαβαίνουμε ότι η δημιουργία κλιματικών ζωνών, αν και έχει σωστή βάση, είναι μια μορφή υπεραπλούστευσης. Για την ταξινόμηση του τι μπορεί να καλλιεργηθεί και τι όχι, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα τόσο γενικευμένο πλαίσιο, όπως αυτό με τις ζώνες. Πρέπει να ληφθεί υπόψη και το μικροκλίμα της περιοχής. Η κλιματολογία στη γεωργία μπορεί να χωρίσει ζώνες ανάλογα με το είδος του χώματος, την παραγωγική πιθανότητα κάποιου σπόρου και την έλλειψη υγρασίας, κάτι το οποίο είναι πιο αποδοτικό από παλαιότερες μορφές ταξινομήσεων.

Οι περισσότερες μετρήσεις κλιματικών δεδομένων για αγροτική χρήση, είναι ελλιπείς. Αυτό συμβαίνει κυρίως γιατί τα όργανα μέτρησης, έχουν σχεδιαστεί σαν ένα μέσο πρόβλεψης του καιρού και όχι ως ένα εργαλείο του παραγωγού. Καθώς όμως υπάρχει αυστηρή αλληλεξάρτηση της παραγωγής με τον καιρό, η κατανόηση της σχέσης μεταξύ καιρού και αγροτικής οικονομίας δημιουργεί ευκαιρίες, όχι μόνο για αυξημένη παραγωγή αλλά και για μειωμένο αντίκτυπο στο περιβάλλον. Η κλιματολογία δίνει την ευκαιρία στον παραγωγό, όχι μόνο να αποκομίσει το μέγιστο δυνατόν κέρδος, αλλά να το κάνει με σεβασμό προς το περιβάλλον. Εξαιτίας αυτού, οι παραγωγοί στρέφονται όλο και πιο συχνά στην ανάλυση μετεωρολογικών και κλιματολογικών δεδομένων, ώστε να εκμεταλλευτούν πλήρως κάθε κομμάτι πληροφορίας που μπορούν να έχουν. Η μελέτη του καιρού όμως, έχει ρίσκο, το οποίο μπορούμε απλά να μειώνουμε χωρίς όμως ποτέ να εξαλείψουμε. Το ρίσκο αυτό μπορεί να μειωθεί με αύξηση των παρατηρήσεων και των ορθότερων μετρήσεων. Ένα αυξημένο κόστος παρατηρήσεων, που αναμφίβολα έχει η χρήση αυτών των μετεωρολογικών εργαλείων και η αναζήτηση των κλιματολογικών δεδομένων, είναι πιθανόν να αντισταθμιστεί από τις ορθότερες αποφάσεις και από το μικρότερο κόστος μακροπρόθεσμα.

Είναι αποδεκτό πλέον ότι ένα κλιματολογικό μοντέλο δουλεύει καλά σε μία περίπτωση, δεν εγγυάται ότι θα δουλεύει καλά και σε μία άλλη. Πρέπει να ελεγχθούν οι κοινωνικο-πολιτικές και οικονομικές βάσεις, πριν γίνει εφαρμογή του. Όταν βλέπουμε τι διαφορές υπάρχουν από κοινότητα σε κοινότητα, κατανοούμε τι διαφορές θα υπάρχουν από κράτος σε κράτος. Επίσης άλλο είναι το κόστος της εφαρμογής ενός μοντέλου σε μία χώρα και άλλο σε μία άλλη. Επίσης ένα μοντέλο μπορεί να λαμβάνει υπόψη μηχανήματα, συνθήκες ή ακόμα και σπόρους που δεν υπάρχουν σε μία άλλη περιοχή.

Η αγροτική κλιματολογία απαντάει στα ερωτήματα τι σοδειά πρέπει να φυτέψω, πότε πρέπει να φυτέψω, τι ποικιλία να χρησιμοποιήσω, καθώς και τι συμβαίνει στον κόσμο, που μπορεί να με ενδιαφέρει. Η ορθή διαχείριση νερού επίσης, παίζει καθοριστικό ρόλο στο κέρδος του παραγωγού. Αυτό γιατί αν και είναι κοινά αποδεκτό, ότι το νερό είναι ένας πολύτιμος πόρος, δεν υπάρχει πλέον σε αφθονία. Πρέπει λοιπόν να γίνεται ορθολογική διαχείριση και πρέπει το ποσό του νερού που θα χρησιμοποιηθεί, να ληφθεί υπόψη στο κόστος, πριν την επιλογή κάποιας σποράς. Η χρήση της κλιματολογίας για γεωργικούς σκοπούς, παίζει σημαντικό ρόλο στο να διασωθούν σημαντικοί πόροι, όπως το νερό και περιοχές να γλυτώσουν από μελλοντική ερημοποίηση.

Αποδεικνύεται, με χρήση γνωστών μαθηματικών εργαλείων, ότι οι περισσότερες μεταβλητές (σχετική υγρασία, ταχύτητα ανέμου, βαρομετρική πίεση, θερμοκρασία), έχουν μικρή ή καθόλου εξάρτηση με την ηλιοφάνεια-ηλιακή ακτινοβολία η οποία είναι σημαντικότατος παράγοντας στην αγροτική παραγωγή άρα και στην οικονομία. Καμία μετεωρολογική μεταβλητή από αυτές δεν έχει ισχυρή συσχέτιση-αλληλεξάρτηση με την ηλιακή ακτινοβολία. Αυτό καθιστά σχεδόν αδύνατη την πρόβλεψή της, χωρίς την παρουσία οργάνων άμεσης μέτρησής της. Έτσι καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι είναι ιδιαίτερα χρήσιμο στον παραγωγό να χρησιμοποιεί το πυρανόμετρο.

Πυρανόμετρο είναι όργανο σχεδιασμένο να μετράει την ηλιακή ακτινοβολία. Προκύπτει η ονομασία του από τις ελληνικές λέξεις πυρ, άνω και μετράω. Εκτός από την άμεση ακτινοβολία , μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μετρηθεί και ανακλώμενη, μικρού μήκους, εάν το όργανο είναι απέναντι από θαλάσσιες περιοχές. Πέρα από τα πλεονεκτήματα των μετρήσεων, έχει και κάποια μειονεκτήματα. Ένα βασικό μειονέκτημά του είναι το κόστος. Όμως υπάρχουν δεκάδες ερευνητές, όπως και εταιρείες, που ερευνούν τρόπους μείωσης του κόστους. Ένας πολλά υποσχόμενος τρόπος, είναι η κατασκευή ενός πυρανόμετρου, βασισμένο σε φωτοδίοδο.

Θα χρησιμοποιείται για τη μέτρηση ακτινοβολίας ( N / (m^2 ) ) , σε οποιοδήποτε σημείο του κόσμου, στο ορατό φάσμα φωτός ( περίπου στα 400 έως 750 nm ). Παρότι ο αισθητήρας έχει κατασκευαστεί με βάση τη σιλικόνη, το ανεπτυγμένο πυρανόμετρο, παρουσιάζει παρόμοια χαρακτηριστικά με τα πυρανόμετρα που έχουν σαν βάση μία θερμοπύλη ( thermopile ).

Το κόστος κατασκευής αυτής της διάταξης, είναι σύμφωνα με τους κατασκευαστές δεκάδες φορές μικρότερο από το μέσο της κατηγορίας. Το ενδεικτικό του κόστος είναι μόλις 70 ευρώ. Ενδεχομένως, λόγω του μικρότερου κόστους, να περίμενε κανείς κάποια έκπτωση χαρακτηριστικών. Αντιθέτως, το προτεινόμενο πυρανόμετρο, έχει σημαντικές προσθήκες στη συνδεσιμότητα, στις ίδιες τις μετρήσεις, αλλά και τη δυνατότητα τόσο χειρισμού, όσο και προγραμματισμού ασύρματα. Αυτό το πυρανόμετρο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κάθε εγκατάσταση που απαιτείται αξιόπιστη και συνεχής μέτρηση της ηλιακής ακτινοβολίας και ταυτόχρονα τα διαθέσιμα χρήματα να είναι περιορισμένα.

Εξετάζοντας την πιθανότητα κάποιο δίκτυο τεχνητής νοημοσύνης νεύρο – ασαφούς συμπερασματικού συστήματος δικτύων ( neuro – fuzzy inference system network, ANFIS ) να χρησιμοποιηθεί για να αντικαταστήσει τόσο ένα πυρανόμετρο όσο και μετρητές θερμοκρασίας  βρέθηκαν οι περιπτώσεις που αυτό είναι εφικτό όπως και οι περιορισμοί του. Η χρήση προβλέψεων με τεχνητή νοημοσύνη σε γεωργική παραγωγή, σαν ένα εργαλείο πρόγνωσης καιρικών φαινομένων, ενδεχομένως να μην είναι ακόμα η βέλτιστη λύση. Αυτό τόσο γιατί και μικρές αποκλίσεις της θερμοκρασίας σε αγροτικές καλλιέργειες είναι σημαντικές, όσο και γιατί δεν είναι σύνηθες ένας αγρότης στην ελληνική επικράτεια, να έχει στο χωράφι του ή δίπλα από αυτό ηλιακούς συλλέκτες. Η τεχνητή νοημοσύνη, έχει ένα ιδιαίτερα υποσχόμενο μέλλον, στην πρόβλεψη μετεωρολογικών δεδομένων, πρέπει όμως να γίνουν και άλλες έρευνες και μάλιστα με χρήση όσων των δυνατών περισσότερων οργάνων, για την μέτρηση των ανεξάρτητων μεταβλητών. Επομένως η πρόβλεψη της ηλιακής ακτινοβολίας με έμμεσα μέσα, στο χωράφι του παραγωγού, ενδεχομένως να βρίσκεται μακριά. Άρα σήμερα η χρήση του πυρανόμετρου είναι απαραίτητη.

 

* Από τη διπλωματική εργασία στο μεταπτυχιακό πρόγραμμα ΜΒΑ του τμήματος ΔΕΑΠΤ του Πανεπιστημίου Πατρών με επιβλέποντα τον Επίκουρο Καθηγητή κ. Αχιλλέα Κοντογεώργο

 

Θέματα που ενδιαφέρουν

1 Σχόλιο

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται.