新衞星技術如何幫助農場適應全球變暖 - 彭博社

沙圖諾夫-杜帕普產區的收穫日期，是法國最珍貴的產區之一，自1960年以來提前了近三週。

攝影師：Rebecca Marshall/Laif/Redux

何時收穫是釀酒師可以做出的最關鍵決定之一。太早，結果會變得苦澀。太晚，就會過於甜蜜。這是一個微妙的平衡——而這個平衡正被氣候危機日益打破。

在法國，全球變暖已經一段時間對這個古老方程式造成了嚴重破壞。全國各地的葡萄酒產區都看到了季節的縮短——沙圖諾夫-杜帕普產區的收穫日期自1960年以來提前了近三週。與此同時，植物疾病出現在以前從未見過的地區，降雨模式正在改變，一些地方幫助加速收穫的熱度現在正在使其他地方的葡萄藤乾燥。

為了適應，舊的方式越來越多地被新的方式取代。在這種情況下，旨在追蹤快速變暖環境中葡萄藤進展和健康狀況的細緻數據。衞星技術，根據Ticinum Aerospace和TerraNIS等初創公司，正被葡萄園主用來在正確的時刻收穫合適的葡萄。

“有時生產商不會收集葡萄數據，或者他們這樣做了，但數據沒有以簡單的方式存儲，或者他們不知道他們從哪些地塊收集了樣本，” Ticinum Aerospace的Saturnalia數據平台項目經理Daniele De Vecchi説。“現在葡萄酒行業可以基於數據做出決策。這並不那麼浪漫，但我認為這是前進的唯一途徑。”

Marc Tondriaux表示，越來越多的法國種植者加入進來。他是TerraNIS公司的總裁兼創始人，該公司提供基於衞星和無人機圖像的農業數據。“就在十年前，這些應用的主要客户大多在波爾多地區，”Tondriaux説。“現在我們看到它在南部地區的應用更多了。”

然而，雖然這項技術已經開始應用於葡萄酒生產，但很快它可能在幫助農業整體適應方面發揮更為關鍵的作用。

像薩爾瓦多帕薩基納這樣的農場不得不經受多年的乾旱。隨着厄爾尼諾系統的到來，影響可能會加劇。主張擴大衞星利用幫助農民及時決策水資源利用、施肥和收穫的人士認為，新技術可能有助於減輕損失。攝影師：Camilo Freedman/Bloomberg在數十年的進步之後，飽受營養不良之苦的人數開始朝着錯誤的方向發展。全球變暖、與極端天氣相關的供應鏈中斷，甚至由於大氣中二氧化碳增加導致的營養素下降，正在推動全球糧食危機。這些趨勢在最容易受到破壞性高温影響的地區尤為嚴重，許多國家瀕臨饑荒邊緣。

在從危地馬拉到阿富汗的十個氣候熱點地區，根據英國慈善機構Oxfam的數據，六年內急性飢餓狀況翻了一番以上。但是，尖端衞星傳感器技術可能在減緩這一趨勢中發揮重要作用。專家們設想未來農民可以根據大部分免費的地球觀測數據來管理田地，包括作物疾病、害蟲侵襲、養分需求、水分壓力、理想收穫時間和質量評估。

閲讀更多：世界正在輸掉消除飢餓的戰鬥

Tondriaux表示，基於軌道或無人機數據的建議與GPS驅動的農機相結合可能會改變農業。在這個過程中，它可能會幫助農民避免全球變暖對他們造成的最嚴重影響。而且，這種技術還有潛力通過世界經濟論壇四月份的一份報告，將農業部門的温室氣體排放削減13%。

報告預計到2030年，農業衞星數據市場的規模將近翻倍，達到將近10億美元。它計算出利用衞星檢測害蟲和病原體來預防作物損失的價值為4億美元，並設想通過利用太空洞察力量來減少近10%的用水量。

法國的一張圖片，右下角是夏多訥夫杜帕普城堡，由歐洲空間局的哨兵-3衞星拍攝。來源：歐洲空間局衞星技術長期以來一直被用來幫助政府和期貨市場進行規模級別的評估，比如美國玉米收成或烏克蘭小麥收成的大小。但是，新技術有能力幫助個體農民測量和擴大自己的產量潛力。

來自NASA、歐洲空間局和舊金山的私營公司Planet等公司的衞星提供了來自電磁波譜的一系列地面圖像。

當陽光照射到行星表面時，根據光線照射的材料和其物理狀態，會反射回特定波長的光。植物用來製造食物的葉綠素吸收大部分可見光，而葉片的細胞結構反射近紅外波長（NIR）。

傳感器和攝像頭測量從地球反射回來的波的強度。反射的近紅外光強度高，可見光範圍內的反射率低，表明密集的植被，比如森林或健康的莊稼。兩個光譜波段的反射率幾乎沒有差異，指向稀疏的植被，比如沙漠或裸露的土壤。

這些關係的微妙之處已被證明是氮的水平、植物生物量、葉面積和葉綠素含量的可靠指標，所有這些都與土壤水分含量相關。規範化植被指數（NDVI）是其中最在農業中常用的基於衞星的測量，科學家們在Toulouse的TerraNIS和PURPAN工程學院支持數據的準確性，展示了從葉樣本中提取的氮水平與衞星圖像分析之間的強相關性。

每個像素代表一個面積小到半平方米的區域，這種衞星數據可以疊加在田地地圖上，使得只在需要的地方施肥。例如，在作物接近收穫時，低NDVI值可能表明需要氮肥。Planet公司農業行業負責人Misty Tucker表示：“我們一直把農田當作所有地面都完全相同，但我們確切知道情況並非如此。衞星數據幫助我們以更精細的級別來微觀管理我們的田地。”

歐空局的Sentinel-2衞星。來源：歐空局如果這種技術得到廣泛應用，節約的資源、避免的排放以及在氣候變化背景下保護作物，都將對減緩全球變暖和保護糧食供應產生重大影響。

決策者開始看到曙光。歐盟正在調整其共同農業政策，考慮到衞星監測，以減少温室氣體排放、化肥使用和海洋死區。在美國，精準農業衞星連接法案要求聯邦通信委員會考慮是否修改衞星通信規則可以幫助精準農業，並在此情況下向國會提出建議。該法案於四月份通過了眾議院。

美國國家航空航天局的一套地球觀測儀器已經幫助“提供了全球和本地的水資源可用性、作物健康狀況和生產速率的預測，”美國國家航空航天局地球科學主任Karen St. Germain説。其計劃中的 SBG 儀器 可能會進一步推動這一進展。與此同時，歐空局的哨兵衞星具有空間和時間分辨率的結合，以及廣泛的頻帶，這對衞星數據提供商向農業行業提供數據特別有用。

“作物始終在變化，”意大利衞星數據公司Agricolus的研發經理Sara Antognelli説，該公司表示可以處理從葡萄到穀物等140種作物。“因此，您必須快速檢測問題。哨兵衞星用於檢測土壤濕度和植被健康的不同波段非常罕見。”

TerraNIS-E.I.P. 研究發現，哨兵衞星的免費數據在評估氮狀況方面比那些收費訪問的衞星提供的分辨率更高的數據更準確。新的儀器可能帶來更深入的見解。

當然，衞星並不能做到一切。發現通常需要在地面上進行確認，過度依賴軌道數據可能導致粗心大意，西班牙畢爾巴鄂巴斯克科學基金會的高光譜成像和化學分析專家José Manuel Amigo警告説。

“遙感是一門很棒的學科，可以在許多情況下幫助農民，”他説。但是，假設往往被固化，限制被忽視。“處理數據並不容易，將參數與實際問題相關聯”可能是一次太過冒險的跳躍。“研究人員忘記了，他們向農民提供的答案必須經過深入驗證和合理的化學解釋。”

然而，凱特琳·戈德，康奈爾大學日內瓦校區的植物病理學教授，表示她對及早檢測作物疾病並採取措施感到興奮。她説：“氣候變化將擴大入侵病原體的適宜範圍，”同時植物受熱和乾旱壓力，“將使其更容易受到機會性疾病的侵害。”

衞星將允許“對風險進行高質量評估，從而實現成功的早期干預，”戈德説。