• Energy Research

AbstractWe set out to reveal the effects of long-term changes in land use and long-term average climate on the regional biophysical environment in southern Malawi. Object-oriented supervised image classification was performed on Landsat 5 and 8 satellite images from 1990 to 2020 to identify and quantify past and present land use-land cover changes using a support vector machine classifier. Subsequently, using 2000 and 2010 land use-land cover in an artificial neural network, land use-land cover for 2020 driven by elevation, slope, precipitation and temperature, population density, poverty, distance to major roads, and distance to villages data was simulated. Between 1990 and 2020, area of land cover increased in built-up (209%), bare land (10%), and cropland (10%) and decreased in forest (30%), herbaceous (4%), shrubland (20%), and water area (20%). Overall, the findings reveal that southern Malawi is dominantly an agro-mosaic landscape shaped by the combined effects of urban and agricultural expansions and climate. The findings also suggest the need to enhance the machine learning algorithms to improve capacity for landscape modelling and, ultimately, prevention, preparedness, and response to environmental risks.

Les maladies infectieuses émergent à un rythme sans précédent tandis que la production alimentaire s'intensifie pour suivre le rythme de la croissance démographique. Les systèmes d'irrigation à grande échelle ont le potentiel de transformer de manière permanente le paysage avec des avantages sanitaires, nutritionnels et socio-économiques ; cependant, cela conduit également à un changement dans les modes d'utilisation des terres qui peuvent promouvoir des insectes vecteurs et des agents pathogènes endémiques et invasifs. L'équilibre entre la sécurité alimentaire et la prévention des maladies infectieuses émergentes est une nécessité ; pourtant, l'impact de l'irrigation sur les maladies à transmission vectorielle au niveau épidémiologique, entomologique et économique est incertain et dépend du contexte géographique et climatologique. Ici, nous mettons en évidence les facteurs de risque et les défis auxquels sont confrontés la surveillance et le contrôle des maladies à transmission vectorielle dans un écosystème agricole émergent dans la région de la basse vallée de la Shire, dans le sud du Malawi. Un programme d'irrigation à grande échelle échelonné (The Shire Valley Transformation Project, SVTP) promet de transformer plus de 40 000 ha en terres agricoles viables et résilientes, mais la vallée est endémique du paludisme et de la schistosomiase et connaît fréquemment des inondations extrêmes à la suite de cyclones tropicaux. Ces derniers exacerbent le risque de maladie à transmission vectorielle tout en faisant de toute évaluation empirique de ce risque un obstacle important. Nous proposons que le SVTP offre une occasion unique d'adopter une approche One Health pour atténuer le risque de maladie à transmission vectorielle tout en maintenant la production agricole. Une approche à long terme et multidisciplinaire avec l'adhésion de plusieurs parties prenantes sera nécessaire pour atteindre cet objectif. Las enfermedades infecciosas están surgiendo a un ritmo sin precedentes, mientras que la producción de alimentos se intensifica para mantener el ritmo del crecimiento de la población. Los planes de riego a gran escala tienen el potencial de transformar permanentemente el paisaje con beneficios sanitarios, nutricionales y socioeconómicos; sin embargo, esto también conduce a un cambio en los patrones de uso de la tierra que pueden promover insectos vectores y patógenos endémicos e invasores. El equilibrio entre garantizar la seguridad alimentaria y prevenir las enfermedades infecciosas emergentes es una necesidad; sin embargo, el impacto del riego en las enfermedades transmitidas por vectores a nivel epidemiológico, entomológico y económico es incierto y depende del contexto geográfico y climatológico. Aquí, destacamos los factores de riesgo y los desafíos que enfrenta la vigilancia y el control de enfermedades transmitidas por vectores en un ecosistema agrícola emergente en la región del valle inferior del Shire en el sur de Malawi. Un programa de riego a gran escala por fases (The Shire Valley Transformation Project, SVTP) promete transformar más de 40.000 hectáreas en tierras de cultivo viables y resilientes, pero el valle es endémico para la malaria y la esquistosomiasis y experimenta frecuentes inundaciones extremas después de los ciclones tropicales. Estos últimos exacerban el riesgo de enfermedades transmitidas por vectores y, al mismo tiempo, hacen que cualquier evaluación empírica de ese riesgo sea un obstáculo significativo. Proponemos que la SVTP brinde una oportunidad única para adoptar un enfoque de One Health para mitigar el riesgo de enfermedades transmitidas por vectores mientras se mantiene la producción agrícola. Se necesitará un enfoque a largo plazo y multidisciplinario con la participación de múltiples partes interesadas para lograr este objetivo. Infectious diseases are emerging at an unprecedented rate while food production intensifies to keep pace with population growth. Large-scale irrigation schemes have the potential to permanently transform the landscape with health, nutritional and socio-economic benefits; yet, this also leads to a shift in land-use patterns that can promote endemic and invasive insect vectors and pathogens. The balance between ensuring food security and preventing emerging infectious disease is a necessity; yet the impact of irrigation on vector-borne diseases at the epidemiological, entomological and economic level is uncertain and depends on the geographical and climatological context. Here, we highlight the risk factors and challenges facing vector-borne disease surveillance and control in an emerging agricultural ecosystem in the lower Shire Valley region of southern Malawi. A phased large scale irrigation programme (The Shire Valley Transformation Project, SVTP) promises to transform over 40,000 ha into viable and resilient farmland, yet the valley is endemic for malaria and schistosomiasis and experiences frequent extreme flooding events following tropical cyclones. The latter exacerbate vector-borne disease risk while simultaneously making any empirical assessment of that risk a significant hurdle. We propose that the SVTP provides a unique opportunity to take a One Health approach at mitigating vector-borne disease risk while maintaining agricultural output. A long-term and multi-disciplinary approach with buy-in from multiple stakeholders will be needed to achieve this goal. تظهر الأمراض المعدية بمعدل غير مسبوق بينما يكثف الإنتاج الغذائي لمواكبة النمو السكاني. تتمتع مخططات الري واسعة النطاق بالقدرة على تحويل المناظر الطبيعية بشكل دائم مع الفوائد الصحية والتغذوية والاجتماعية والاقتصادية ؛ ومع ذلك، يؤدي هذا أيضًا إلى تحول في أنماط استخدام الأراضي التي يمكن أن تعزز ناقلات الحشرات ومسببات الأمراض المتوطنة والغازية. التوازن بين ضمان الأمن الغذائي والوقاية من الأمراض المعدية الناشئة أمر ضروري ؛ ومع ذلك فإن تأثير الري على الأمراض المنقولة بالنواقل على المستوى الوبائي والحشري والاقتصادي غير مؤكد ويعتمد على السياق الجغرافي والمناخي. هنا، نسلط الضوء على عوامل الخطر والتحديات التي تواجه مراقبة الأمراض المنقولة بالنواقل ومكافحتها في نظام إيكولوجي زراعي ناشئ في منطقة وادي شاير السفلى في جنوب ملاوي. يعد برنامج الري واسع النطاق على مراحل (مشروع تحويل وادي شاير، SVTP) بتحويل أكثر من 40 ألف هكتار إلى أراض زراعية قابلة للحياة ومرنة، ومع ذلك فإن الوادي مستوطن للملاريا والبلهارسيا ويواجه أحداث فيضانات شديدة متكررة بعد الأعاصير المدارية. يؤدي هذا الأخير إلى تفاقم مخاطر الأمراض المنقولة بالنواقل مع جعل أي تقييم تجريبي لهذا الخطر عقبة كبيرة في الوقت نفسه. نقترح أن يوفر SVTP فرصة فريدة لاتخاذ نهج One Health في التخفيف من مخاطر الأمراض المنقولة بالنواقل مع الحفاظ على الإنتاج الزراعي. وستكون هناك حاجة إلى نهج طويل الأجل ومتعدد التخصصات مع المشاركة من أصحاب المصلحة المتعددين لتحقيق هذا الهدف.