TerraPredict: Predicción de Microclimas para la Agricultura en el Trópico
Panamá, con su geografía diversa y dependencia de la agricultura, enfrenta desafíos únicos debido al cambio climático, especialmente en áreas de microclimas. TerraPredict propone desarrollar una plataforma avanzada que combine datos satelitales de Copernicus con estaciones meteorológicas IoT (0G Sigfox), proporcionando predicciones de microclimas con alta precisión para apoyar la toma de decisiones en la producción agrícola y ganadera.
Integración de datos macro y micro para predicciones climáticas precisas
TerraPredict busca revolucionar la agricultura en Panamá mediante la fusión de datos satelitales de Copernicus con información recopilada por sensores IoT Sigfox 0G. Esta innovadora combinación permitirá crear modelos climáticos altamente precisos, adaptados a las condiciones locales. Nuestro sistema no solo refinará los modelos globales existentes, sino que también identificará y predecirá microclimas específicos, cruciales para la agricultura de precisión. Como resultado, los agricultores recibirán alertas tempranas más exactas sobre eventos climáticos adversos, permitiéndoles tomar medidas preventivas oportunas .
Optimización de recursos agrícolas
Aprovechando la sinergia entre los datos macro y micro, TerraPredict empoderará a los agricultores panameños para optimizar el uso de recursos vitales como el agua y los fertilizantes. Nuestras predicciones microclimáticas de alta precisión servirán como base para tomar decisiones informadas en la producción agrícola y ganadera. Esto no solo aumentará la productividad, sino que también mejorará la sostenibilidad de las prácticas agrícolas, permitiendo a los agricultores adaptar eficazmente sus estrategias de cultivo a los desafíos del cambio climático .
Implementación de tecnología costo-efectiva
En TerraPredict, nos comprometemos a proporcionar soluciones accesibles y eficientes. Por ello, hemos optado por desplegar una red de sensores IoT utilizando la tecnología Sigfox 0G. Esta elección estratégica ofrece múltiples ventajas: costos reducidos en comparación con alternativas como LoRa, una cobertura amplia en áreas rurales, un bajo consumo de energía que minimiza los costos de mantenimiento, y una implementación y mantenimiento simplificados. Estas características hacen que nuestra solución sea ideal para un despliegue a gran escala en entornos agrícolas diversos .
Empoderamiento de agricultores
El objetivo final de TerraPredict es equipar a los agricultores con las herramientas y conocimientos necesarios para prosperar en un clima cambiante. Nuestras predicciones microclimáticas precisas les permitirán tomar decisiones informadas, aumentando la resiliencia de sus cultivos frente a las variaciones climáticas. Al proporcionar esta información crucial, buscamos mejorar significativamente la eficiencia y sostenibilidad de las prácticas agrícolas en todo Panamá, contribuyendo así a un sector agrícola más fuerte y adaptable .
Desarrollar un modelo de predicción microclimática: Utilizando machine learning y análisis de datos para predecir condiciones microclimáticas con precisión, ajustándose a las particularidades del terreno tropical, como las variaciones en la temperatura y humedad entre zonas cercanas pero geográficamente diversas (ej. colinas, valles).
Biomas
Integración de múltiples fuentes de datos: Unir datos de Copernicus, sensores IoT en terreno, datos históricos y modelado climático para ofrecer una imagen completa y dinámica de las condiciones ambientales.
Interfaz de sensores en tiempo real
Visualización y alertas inteligentes: Proveer una interfaz intuitiva para que los usuarios puedan visualizar las predicciones y recibir alertas en tiempo real sobre posibles riesgos climáticos.
Comparativa de valores Micro Vs Macro
Sistema de alertas tempranas: Crear alertas automatizadas para eventos climáticos adversos, como incendios, tormentas, inundaciones, plagas y cambios bruscos de clima, optimizando la respuesta a estos fenómenos y protegiendo tanto cultivos como ganado.
Optimización de riego mediante IA: TerraPredict usará inteligencia artificial para analizar los datos de humedad, radiación solar y temperatura del suelo, optimizando así las necesidades de riego. Esto permitirá a los agricultores aplicar el agua de manera precisa, reduciendo el desperdicio y asegurando que los cultivos reciban el riego adecuado en momentos críticos. Predicción de patrones hídricos: La IA podrá predecir las necesidades de riego en base a cambios climáticos futuros y microclimas específicos, proporcionando una gestión hídrica sostenible. Prevención de sequías o inundaciones locales: Al detectar zonas con riesgo de estrés hídrico, TerraPredict ayudará a tomar medidas preventivas. Además, podrá emitir alertas tempranas sobre posibles inundaciones debido a lluvias excesivas en zonas vulnerables, utilizando modelos predictivos.
Gestión de riesgos climáticos y naturales: TerraPredict ofrecerá herramientas avanzadas para predecir fenómenos naturales peligrosos, como incendios, tormentas, inundaciones, o cambios repentinos de temperatura. Estos datos son cruciales para la planificación de cultivos y la protección del ganado. Análisis de riesgo de incendios: Integrando datos de viento, humedad y temperatura, TerraPredict podrá generar alertas de riesgo de incendio, ayudando a los agricultores a tomar medidas proactivas en la gestión del terreno. Monitoreo de plagas y enfermedades: Combinando datos de temperatura, humedad y ciclos biológicos, la IA podrá alertar sobre posibles brotes de plagas o enfermedades en momentos o zonas inusuales, permitiendo un manejo anticipado.
Monitoreo de la salud del suelo con IA: El análisis del suelo, basado en datos de sensores y satélites, permitirá identificar cuándo aplicar fertilizantes o abonos naturales, mejorando la productividad sin agotar el recurso natural.
Predicción de plagas migratorias: Usar modelos climáticos y datos históricos para anticipar la llegada de plagas migratorias, permitiendo a los agricultores tomar medidas preventivas antes de que afecten sus cultivos.
Integración de blockchain: Registrar los datos climáticos y de producción en una cadena de bloques para garantizar transparencia y trazabilidad en la cadena de suministro agrícola, asegurando que los datos no sean alterados y los productores puedan demostrar la sostenibilidad de sus prácticas.
Optimización de uso de pesticidas: Basado en predicciones de microclimas y plagas, TerraPredict sugerirá el momento óptimo para aplicar pesticidas, reduciendo su uso innecesario y minimizando el impacto ambiental.
Modelos predictivos de enfermedades en el ganado: A través del análisis de microclimas, TerraPredict podrá predecir enfermedades relacionadas con cambios bruscos de temperatura o humedad, permitiendo a los ganaderos preparar mejor sus instalaciones y reducir las pérdidas por enfermedades.
Resiliencia de la cadena de suministro y evaluación de resiliencia climática: TerraPredict desarrollará herramientas para la resiliencia de la cadena de suministro alimentaria, utilizando datos de observación de la Tierra para evaluar el rendimiento de cultivos y su capacidad de recuperación tras fenómenos climáticos extremos. Además, ayudará a analizar la resiliencia frente a desastres naturales, evaluando cómo estos eventos modifican los microclimas y proponiendo estrategias de mitigación y recuperación rápida, optimizando la planificación agrícola y ganadera a largo plazo.
Simulación de escenarios futuros: Los usuarios podrán modelar diferentes escenarios climáticos futuros y ver cómo estos impactarían la producción agrícola, ayudando en la planificación de largo plazo y la toma de decisiones estratégicas.
Financiamiento basado en predicciones climáticas: Colaborar con instituciones financieras para crear productos de seguro y financiamiento ajustados a riesgos climáticos predichos por TerraPredict. Esto permitirá a los productores recibir financiamiento adaptado a los riesgos específicos de su región.
Medición de la captura de carbono: Evaluar cómo los microclimas impactan en la capacidad de las tierras agrícolas para capturar carbono, contribuyendo a la adopción de prácticas sostenibles y alineadas con los objetivos de reducción de carbono globales.
Cálculo de huella hídrica y de carbono: Proporcionar herramientas para que los productores comprendan y reduzcan la huella hídrica y de carbono de sus actividades, optimizando los recursos naturales según los datos precisos del microclima.
Fomento de prácticas agroecológicas: TerraPredict apoyará la transición hacia prácticas agrícolas regenerativas, restaurando la salud del suelo y mejorando la biodiversidad en las explotaciones agrícolas basándose en los microclimas locales.
Sistema de manejo de crisis climáticas: Desarrollar un protocolo que ayude a gestionar crisis agrícolas provocadas por eventos climáticos extremos, como olas de calor o tormentas inesperadas, con planes de contingencia automatizados basados en datos en tiempo real.
Predicción de ciclos de crecimiento agrícola: TerraPredict mejorará la predicción de los ciclos de crecimiento de cultivos, ayudando a los agricultores a planificar las cosechas con mayor precisión y evitando pérdidas innecesarias.
Prácticas agrícolas climáticamente inteligentes: TerraPredict promoverá la adopción de prácticas agrícolas climáticamente inteligentes mediante el uso de datos de Copernicus y sensores IoT. Esto incluirá la cartografía y optimización del uso de sistemas de riego, como parte de una gestión hídrica sostenible, ayudando a los pequeños agricultores a ser más resilientes a las variaciones climáticas.
Gestión sostenible de la tierra: A través del análisis de imágenes de Sentinel-2 y Sentinel-3, TerraPredict contribuirá a la adopción de prácticas agroecológicas, ayudando a los agricultores a implementar sistemas de gestión sostenible de la tierra que promuevan la conservación de la biodiversidad y la salud del suelo, mientras se aumenta la productividad agrícola.
Cartografía de riesgos de infraestructuras: La plataforma también será capaz de integrar datos de observación de la Tierra para mapear infraestructuras críticas (carreteras, hospitales, etc.) y zonas vulnerables a desastres naturales, como inundaciones, usando datos de radar de Sentinel-1.
Vigilancia forestal, deforestación y biodiversidad: TerraPredict utilizará imágenes satelitales de Sentinel-2 y Sentinel-3 para la vigilancia forestal, ayudando a detectar incendios, monitorear la salud de los bosques y rastrear cambios en la cobertura vegetal. Además, integrará herramientas para evaluar riesgos de deforestación, que considerarán factores como la expansión agrícola y la proximidad a carreteras, permitiendo una intervención temprana para preservar áreas vulnerables y la biodiversidad local.
Datos utilizados:
Los datos provistos por Copernicus, junto con los sensores IoT locales, permitirán a TerraPredict capturar variables críticas como:
Copernicus Data Space
Temperatura superficial del mar: Para evaluar cómo las corrientes marinas influyen en los patrones climáticos locales.
Velocidad y dirección del viento: Para predecir la erosión del suelo y el riesgo de incendios, además de evaluar la dispersión de plagas.
Humedad relativa y temperatura del suelo: Para determinar las necesidades de riego y el riesgo de sequías locales.
Radiación solar: Fundamental para optimizar el uso de energía solar en áreas agrícolas y ajustar los sistemas de riego según la energía solar disponible.
Mapa de Radiacion
Implementación colaborativa:
Agencias gubernamentales: A través de asociaciones con entidades como el Banco de Desarrollo Agropecuario (BDA), TerraPredict podría ser utilizada para evaluar riesgos climáticos y determinar la viabilidad de préstamos según la salud del terreno y la proyección climática.
Organizaciones de investigación: Grupos como CEPIA podrían utilizar los datos de TerraPredict para estudios avanzados sobre los efectos del cambio climático en la reproducción animal y la productividad agrícola, vinculando los datos de microclima con resultados a largo plazo.
Cooperativas agrícolas: Estas jugarían un rol crucial en la retroalimentación y prueba de TerraPredict en campo, asegurando que se adapte a las necesidades reales de los productores locales.
Las estaciones climáticas de TerraPredict estarán compuestas por sensores con especificaciones avanzadas, como el modelo DIG-WS-P-12V, que incluye:
Sensor de Velocidad del Viento (Ultrasonic Wind Speed Sensor)
Sensor de Dirección del Viento (Wind Direction Sensor)
Sensor de Pluviómetro (Radar Rain Gauge)
Sensor de Irradiación Solar (Solar Irradiation Sensor)
Sensor de Temperatura (Temperature Sensor)
Sensor de Humedad (Humidity Sensor)
Sensor de Presión Atmosférica (Atmospheric Pressure Sensor)
Datalog
🛰️ Uso de satélites Sentinel-1, Sentinel-2 y Sentinel-3:
Para obtener datos precisos, TerraPredict aprovechará diversos satélites del programa Copernicus:
Sentinel-1: Con su capacidad de obtener imágenes de radar en condiciones climáticas adversas, proporcionará datos continuos sobre patrones de lluvia y niveles de humedad en zonas vulnerables, lo que permitirá la detección temprana de inundaciones y la evaluación del riesgo de erosión del suelo.
Sentinel-2: Sus imágenes multiespectrales de alta resolución serán esenciales para el monitoreo de la salud del suelo y vegetación, además de identificar cambios en la cobertura de los cultivos y el estado de crecimiento. Estos datos se utilizarán para optimizar las prácticas de manejo agrícola y forestal.
Sentinel 2 Data Space
Sentinel-3: Será clave para monitorear la temperatura superficial del mar y su impacto en los microclimas locales, y también proporcionará información sobre la radiación solar y la temperatura del suelo, crucial para la optimización del riego y la predicción de estrés hídrico.
Equipo
Obed Gonzalez: Experto en desarrollo de sofware, apis, chatbots para el control de inventario, bases de datos y servicio al cliente en empresas. Artificie de varios softwares de verificacion de parametros de clima por iots en empresas como Gognix, que han permitido mapear las condiciones del pais a traves de diversas antentas.
Alfonso Rangel: Incubado de la universidad tecnologica, especialista en direccion de proyectos y analisis de datos, administrador de Fondos de Senacyt y especialista en produccion artificial animal. Juntos hemos levantado capital para la ejecucion de proyectos avalados por Ciudad del Saber como "Efectos del cambio climatico sobre el comportamiento reproductivo de los animales".
Viabilidad Financiera
Escalamiento: Los servidores del proyecto tienen un valor de $25.00 mensuales, y tienen capacidad de albergar a mas de 50mil usuarios inicialmente, accediendo desde la web, con versiones gratuitas y de pago por subscripcion, se podria sostener a largo plazo un equipo de mas desarrolladoras y crear un plan de marketing para llegar a la mayor cantidad de productores posibles o a traves de asociaciones privadas o estatales.
Coste de IOT terrestre y drones:
-Sensores Sigfox: $250.00 c/u
-Drones: $800.00 c/u
-Combustile: $40.00 X dia de instalacion X puntos en diferentes zonas