Resilience perspectives in global food systems - Exploring variability, localness and diversity

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Doctoral thesis (article-based) | Defence date: 2022-06-03
Date
2022
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
62 + app. 74
Series
Aalto University publication series DOCTORAL THESES, 78/2022
Abstract
Global food production and food availability has increased remarkably since the Green Revolution due to, for example, technological improvements in food systems. Despite the increase in production capacity, the food system's resilience is challenged by a multitude of systemic and environmental disruptions, as well as natural variation. To build stable and sufficient food systems, these disruptions have to be taken into account. While global food systems are frequently assessed from the perspective of physical food availability, such straightforward approach is rarely enough to capture the very the complex nature of food. Thus, this dissertation investigates various perspectives of resilience of global food availability and variability by using novel data-driven spatial assessments. Additionally, it examines the use of agricultural inputs in Finland, drawing attention also to the intricacies of a single country, which are not feasible to assess in global scale studies. The dissertation found substantial variation in lower-than-average crop yields between regions and climatic systems. The results also showed that anthropogenic indicators such as human development index, or fertilizer application rates explain 40-60% of the variation in lower-than-average crop yields but only 5-20% in mean yield anomalies during climatic shock years. Furthermore, the dissertation demonstrated that even with a theoretically optimum case, only a fraction of global population could currently fulfil their food demand using only local crop production. Uncertainty created by the variation in crop yields, as well as the limits of local food resources, reveal that relying only on local available food creates major resilience challenges. One option to increase resilience against the variation in food production and surpass local resource limitations is international trade. The findings of this dissertation showed that increasing food trade has boosted quantity and diversity in food supply for a large proportion of the world population. This dissertation showed that despite the increasing dependency on food trade, the number of import partners more often decreased than increased, highlighting the challenges that may occur with potential large scale trade shocks. Furthermore, food and agricultural inputs can differ substantially in their respective dependencies. This further emphasises how these often-neglected hidden dependencies can reveal additional levels of complexity that needs to be considered from a resilience perspective. Resilience within the global food systems intertwines closely with the broader theme of food security. Building understanding of the vulnerabilities and resilience with regards to food production, trade and consumption is necessary for providing resilience against changing world. At the same time, it is imperative that food system narratives are not reduced to overly simplistic views that do not account for complex interactions.

Ruuantuotanto ja ruuan saatavuus ovat kasvaneet globaalisti Vihreästä vallankumouksesta alkaen. Merkittävän kasvun takana on muun muassa nopea teknologinen kehitys sekä lannoitteiden ja keinokastelun tehokkaampi käyttö. Vaikka tuotantokapasiteetti on lisääntynyt, useat systeemiset ja ympäristölliset häiriöt yhdessä luontaisen vaihtelun kanssa horjuttavat ruokajärjestelmän resilienssiä. Vakaiden ja riittävien ruokajärjestelmien turvaamiseksi tarvitsemme tarkempaa tietoa näiden häiriöiden vaikutuksista. Maailmanlaajuista ruokajärjestelmää arvioidaan usein vain ruuan määrällisen riittävyyden näkökulmasta, jolloin järjestelmän monimutkaista luonnetta ei voida täysin ymmärtää. Tämä väitöskirja tutkii ruuan riittävyyttä ja vaihtelevuutta useista resilienssinäkökulmista käyttäen uusia alueellisia analyysejä. Globaalitason rinnalla tarkastellaan valtiotason maatalouspanosten käytön monimutkaisia riippuvuuksia, joita ei voida havaita globaalitason työssä. Väitöskirjan tulokset osoittivat, että ihmistoimintaan liittyvät indikaattorit kuten kestävän kehityksen indeksi tai lannoitteiden käyttö selittävät 40-60 % kaikesta keskiarvoa alemmasta satotasojen vaihtelusta, mutta vain 5-20 % keskimääräisestä satopoikkeamasta vuosina, jolloin kasvukaudella oli epäsuotuisat ilmasto-olosuhteet. Lisäksi, väitöskirja osoitti, että edes teoreettisessa optimitilanteessa paikallinen ruoantuotanto pystyisi takaamaan vain murto-osalle maailman väestöstä riittävän ruoansaannin. Epävarmuudet, jotka syntyvät satotasojen vaihtelusta ja paikallistuotannon rajallisuudesta paljastavat, että luottaminen vain paikalliseen ruokaan tuo mukanaan suuria haasteita ruokasysteemin resilienssille. Yksi keino lisätä varautumista sekä resilienssiä paikallisia ruuantuotannon häiriöitä ja resurssien rajallisuutta vastaan on kansainvälinen kauppa. Tämän väitöskirjan tulokset osoittavat, että ruuantuonnin kasvu on lisännyt ruuantarjonnan määrää ja monipuolisuutta suurelle osalle maailman väestöstä. Tästä huolimatta tuontikumppaneiden määrä väheni useammin kuin lisääntyi, korostaen ruokajärjestelmän haasteita, jotka voivat kehittyä mahdollisten laajamittaisten kauppasokkien aikana. Ruuantarjonnan ja maatalouden tuotantopanosten riippuvuudet voivat olla hyvin erilaisia korostaen entisestään sitä, että näiden usein huomiotta jätettyjen "piiloriippuvuuksien" tunnistaminen on erittäin tärkeää ruokasysteeminen resilienssin kannalta. Ruuantuotannon ja -saatavuuden resilienssi kietoutuu tiiviisti osaksi laajempaa ruokaturvan teemaa. Ruuantuotantoon liittyvien haavoittuvuuksien ja resilienssin ymmärtäminen on välttämätöntä kestävän ruokajärjestelmän takaamiseksi. Samanaikaisesti on tärkeää, että ruokajärjestelmiin liittyvät narratiivit eivät rajoitu liian yksinkertaisiksi näkemyksiksi, vaan ottavat huomioon monimutkaisetkin vuorovaikutussuhteet.
Description
Supervising professor
Kummu, Matti, Prof., Aalto University, Department of Built Environment, Finland
Thesis advisor
Taka, Maija, Dr., Aalto University, Department of Built Environment Engineering, Finland
Guillaume, Joseph H. A., Dr., Australian National University, Australia
Keywords
food production, climate variability, modelling, agricultural inputs, global research, ruuantuotanto, ilmaston vaihtelevuus, maatalouden tuotantopanokset, mallinnus, globaalitutkimus
Other note
Parts
  • [Publication 1]: Kinnunen, Pekka; Heino, Matias; Sandström, Vilma; Taka, Maija; Ray, Deepak K.; Kummu, Matti. Crop Yield Loss Risk is Modulated by Anthropogenic Factors. Revised manuscript submitted for peer review to Earth’s Future on 15th of April 2022.
  • [Publication 2]: Kinnunen, Pekka; Guillaume, Joseph H. A.; Taka, Maija; D’Odorico, Paolo; Siebert, Stefan; Puma, Michael J.; Jalava, Mika; Kummu, Matti. 2020. Local food crop production can fulfil demand for less than one-third of the population. Nature Food 1(4): 229-237.
    Full text in Acris/Aaltodoc: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202009185455
    DOI: 10.1038/s43016-020-0060-7 View at publisher
  • [Publication 3]: Kummu, Matti; Kinnunen, Pekka; Lehikoinen, Elina; Porkka, Miina; Queiroz, Cibele; Röös, Elin; Troell, Max; Weil, Charlotte. 2020. Interplay of trade and food system resilience: Gains on supply diversity over time at the cost of trade independency. Global Food Security 24: 100360.
    Full text in Acris/Aaltodoc: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202003062426
    DOI: 10.1016/j.gfs.2020.100360 View at publisher
  • [Publication 4]: Lehikoinen, Elina; Kinnunen, Pekka; Piipponen, Johannes; Heslin, Alison; Puma, Michael J.; Kummu, Matti. 2021. Importance of trade dependencies for agricultural inputs: a case study of Finland. Environmental Research Communications, 3(6): 061003.
    Full text in Acris/Aaltodoc: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202107017834
    DOI: 10.1088/2515-7620/ac02d0 View at publisher
Citation