新卫星技术如何帮助农场适应全球变暖 - 彭博社

沙图诺夫-杜帕普产区的收获日期，是法国最珍贵的产区之一，自1960年以来提前了近三周。

摄影师：Rebecca Marshall/Laif/Redux

何时收获是酿酒师可以做出的最关键决定之一。太早，结果会变得苦涩。太晚，就会过于甜蜜。这是一个微妙的平衡——而这个平衡正被气候危机日益打破。

在法国，全球变暖已经一段时间对这个古老方程式造成了严重破坏。全国各地的葡萄酒产区都看到了季节的缩短——沙图诺夫-杜帕普产区的收获日期自1960年以来提前了近三周。与此同时，植物疾病出现在以前从未见过的地区，降雨模式正在改变，一些地方帮助加速收获的热度现在正在使其他地方的葡萄藤干燥。

为了适应，旧的方式越来越多地被新的方式取代。在这种情况下，旨在追踪快速变暖环境中葡萄藤进展和健康状况的细致数据。卫星技术，根据Ticinum Aerospace和TerraNIS等初创公司，正被葡萄园主用来在正确的时刻收获合适的葡萄。

“有时生产商不会收集葡萄数据，或者他们这样做了，但数据没有以简单的方式存储，或者他们不知道他们从哪些地块收集了样本，” Ticinum Aerospace的Saturnalia数据平台项目经理Daniele De Vecchi说。“现在葡萄酒行业可以基于数据做出决策。这并不那么浪漫，但我认为这是前进的唯一途径。”

Marc Tondriaux表示，越来越多的法国种植者加入进来。他是TerraNIS公司的总裁兼创始人，该公司提供基于卫星和无人机图像的农业数据。“就在十年前，这些应用的主要客户大多在波尔多地区，”Tondriaux说。“现在我们看到它在南部地区的应用更多了。”

然而，虽然这项技术已经开始应用于葡萄酒生产，但很快它可能在帮助农业整体适应方面发挥更为关键的作用。

像萨尔瓦多帕萨基纳这样的农场不得不经受多年的干旱。随着厄尔尼诺系统的到来，影响可能会加剧。主张扩大卫星利用帮助农民及时决策水资源利用、施肥和收获的人士认为，新技术可能有助于减轻损失。摄影师：Camilo Freedman/Bloomberg在数十年的进步之后，饱受营养不良之苦的人数开始朝着错误的方向发展。全球变暖、与极端天气相关的供应链中断，甚至由于大气中二氧化碳增加导致的营养素下降，正在推动全球粮食危机。这些趋势在最容易受到破坏性高温影响的地区尤为严重，许多国家濒临饥荒边缘。

在从危地马拉到阿富汗的十个气候热点地区，根据英国慈善机构Oxfam的数据，六年内急性饥饿状况翻了一番以上。但是，尖端卫星传感器技术可能在减缓这一趋势中发挥重要作用。专家们设想未来农民可以根据大部分免费的地球观测数据来管理田地，包括作物疾病、害虫侵袭、养分需求、水分压力、理想收获时间和质量评估。

阅读更多：世界正在输掉消除饥饿的战斗

Tondriaux表示，基于轨道或无人机数据的建议与GPS驱动的农机相结合可能会改变农业。在这个过程中，它可能会帮助农民避免全球变暖对他们造成的最严重影响。而且，这种技术还有潜力通过世界经济论坛四月份的一份报告，将农业部门的温室气体排放削减13%。

报告预计到2030年，农业卫星数据市场的规模将近翻倍，达到将近10亿美元。它计算出利用卫星检测害虫和病原体来预防作物损失的价值为4亿美元，并设想通过利用太空洞察力量来减少近10%的用水量。

法国的一张图片，右下角是夏多讷夫杜帕普城堡，由欧洲空间局的哨兵-3卫星拍摄。来源：欧洲空间局卫星技术长期以来一直被用来帮助政府和期货市场进行规模级别的评估，比如美国玉米收成或乌克兰小麦收成的大小。但是，新技术有能力帮助个体农民测量和扩大自己的产量潜力。

来自NASA、欧洲空间局和旧金山的私营公司Planet等公司的卫星提供了来自电磁波谱的一系列地面图像。

当阳光照射到行星表面时，根据光线照射的材料和其物理状态，会反射回特定波长的光。植物用来制造食物的叶绿素吸收大部分可见光，而叶片的细胞结构反射近红外波长（NIR）。

传感器和摄像头测量从地球反射回来的波的强度。反射的近红外光强度高，可见光范围内的反射率低，表明密集的植被，比如森林或健康的庄稼。两个光谱波段的反射率几乎没有差异，指向稀疏的植被，比如沙漠或裸露的土壤。

这些关系的微妙之处已被证明是氮的水平、植物生物量、叶面积和叶绿素含量的可靠指标，所有这些都与土壤水分含量相关。规范化植被指数（NDVI）是其中最在农业中常用的基于卫星的测量，科学家们在Toulouse的TerraNIS和PURPAN工程学院支持数据的准确性，展示了从叶样本中提取的氮水平与卫星图像分析之间的强相关性。

每个像素代表一个面积小到半平方米的区域，这种卫星数据可以叠加在田地地图上，使得只在需要的地方施肥。例如，在作物接近收获时，低NDVI值可能表明需要氮肥。Planet公司农业行业负责人Misty Tucker表示：“我们一直把农田当作所有地面都完全相同，但我们确切知道情况并非如此。卫星数据帮助我们以更精细的级别来微观管理我们的田地。”

欧空局的Sentinel-2卫星。来源：欧空局如果这种技术得到广泛应用，节约的资源、避免的排放以及在气候变化背景下保护作物，都将对减缓全球变暖和保护粮食供应产生重大影响。

决策者开始看到曙光。欧盟正在调整其共同农业政策，考虑到卫星监测，以减少温室气体排放、化肥使用和海洋死区。在美国，精准农业卫星连接法案要求联邦通信委员会考虑是否修改卫星通信规则可以帮助精准农业，并在此情况下向国会提出建议。该法案于四月份通过了众议院。

美国国家航空航天局的一套地球观测仪器已经帮助“提供了全球和本地的水资源可用性、作物健康状况和生产速率的预测，”美国国家航空航天局地球科学主任Karen St. Germain说。其计划中的 SBG 仪器 可能会进一步推动这一进展。与此同时，欧空局的哨兵卫星具有空间和时间分辨率的结合，以及广泛的频带，这对卫星数据提供商向农业行业提供数据特别有用。

“作物始终在变化，”意大利卫星数据公司Agricolus的研发经理Sara Antognelli说，该公司表示可以处理从葡萄到谷物等140种作物。“因此，您必须快速检测问题。哨兵卫星用于检测土壤湿度和植被健康的不同波段非常罕见。”

TerraNIS-E.I.P. 研究发现，哨兵卫星的免费数据在评估氮状况方面比那些收费访问的卫星提供的分辨率更高的数据更准确。新的仪器可能带来更深入的见解。

当然，卫星并不能做到一切。发现通常需要在地面上进行确认，过度依赖轨道数据可能导致粗心大意，西班牙毕尔巴鄂巴斯克科学基金会的高光谱成像和化学分析专家José Manuel Amigo警告说。

“遥感是一门很棒的学科，可以在许多情况下帮助农民，”他说。但是，假设往往被固化，限制被忽视。“处理数据并不容易，将参数与实际问题相关联”可能是一次太过冒险的跳跃。“研究人员忘记了，他们向农民提供的答案必须经过深入验证和合理的化学解释。”

然而，凯特琳·戈德，康奈尔大学日内瓦校区的植物病理学教授，表示她对及早检测作物疾病并采取措施感到兴奋。她说：“气候变化将扩大入侵病原体的适宜范围，”同时植物受热和干旱压力，“将使其更容易受到机会性疾病的侵害。”

卫星将允许“对风险进行高质量评估，从而实现成功的早期干预，”戈德说。