Как сателитите помагат на фермерите да се адаптират към глобалното затопляне

Кога да прибере реколтата е едно от най-важните решения, които един винопроизводител може да вземе. Твърде рано, и резултатът е горчив. Твърде късно и е прекалено сладко. Това е деликатен баланс, който все повече се нарушава от климатичната криза.

Във Франция глобалното затопляне сее хаос върху това древно уравнение от известно време. В лозарските региони в цялата страна сезоните са съкратени – датата на прибиране на реколтата в апелацията Châteauneuf-de-Pape, една от най-ценените, се е променила с почти три седмици от 1960 г. Едновременно с това болестите по растенията се появяват в региони, които никога не са ги виждали преди, моделите на дъжд се променят и топлината, която помогна за ускоряване на прибирането на реколтата на някои места, сега изсушава лозите на други.

За да се аклиматизират, старите начини все повече се заменят с нови. В този случай подробни данни, насочени към проследяване на напредъка и здравето на лозите в бързо затопляща се среда. Сателитната технология, според стартиращи фирми като Ticinum Aerospace и TerraNIS, се използва от лозарите за прибиране на правилното грозде в точния момент.

„Понякога производителите не събират данни за гроздето, или го правят, но те не се съхраняват по лесен начин, или не знаят от кои парцели са събрали проби“, каза Даниеле Де Веки, ръководител на проекта в Ticinum Aerospace за Saturnalia, платформа за данни за оценка на лозарски култури. „Сега винарската индустрия може да взема решения въз основа на данни. Не е толкова романтично, но мисля, че това е единственият начин да продължим напред."

Марк Тондрио добави, че повече френски производители се присъединяват. Той е президент и основател на TerraNIS, компания, която предоставя селскостопански данни въз основа на сателитни изображения и изображения с дрон. „Само преди десет години ключовите клиенти за тези приложения бяха предимно в Бордо“, каза Тондрио. „Сега го виждаме повече в южните региони.“

Но докато тази технология вече се използва за винопроизводство, скоро тя може да играе по-важна роля в подпомагането на адаптирането на селското стопанство като цяло.

След десетилетия напредък броят на хората, страдащи от недохранване, започна да се движи в грешна посока. Глобалното затопляне, прекъсванията на веригата за доставки, свързани с екстремни метеорологични условия и дори намаляване на хранителните вещества поради допълнителния атмосферен въглероден диоксид, водят до глобална хранителна криза. Тези тенденции са особено тежки в райони, които са най-податливи на унищожаваща реколтата топлина, като много страни се движат на ръба на глада.

В десет климатични горещи точки от Гватемала до Афганистан, острият глад се е увеличил повече от два пъти за шест години, според британската благотворителна организация Oxfam. Но най-модерната сателитна сензорна технология може да изиграе голяма роля в забавянето на тази теденция. Експертите предвиждат бъдеще, в което фермерите могат да управляват полета въз основа предимно на безплатни данни от наблюдение на Земята за болести по културите, нашествия от вредители, нужди от хранителни вещества, воден стрес, идеално време за прибиране на реколтата и оценка на качеството.

Тондрио каза, че комбинирането на препоръки, базирани на орбитални данни или данни от дронове, със селскостопански машини, управлявани от GPS, може да трансформира земеделието. Това може дори да предотврати най-лошото от глобалното затопляне, което очаква фермерите. И като бонус, такава технология има потенциала да намали емисиите на парникови газове от селскостопанския сектор с 13%, според доклад от април на Световния икономически форум.

Докладът предвижда пазарът на сателитни данни в селското стопанство почти да се удвои до 2030 г. до почти 1 милиард долара. Той изчислява стойността на предотвратяването на загуба на реколта чрез използване на сателити за откриване на вредители и патогени на 400 милиона долара и предвижда почти 10% спад в използването на вода чрез използване на наблюдения от орбита.

Сателитната технология отдавна се използва, за да помогне на правителствата и фючърсните пазари да направят оценки на ниво мащаб, като размера на предстоящата реколта от царевица в САЩ или пшеница в Украйна. Но по-новите технологии имат капацитета да помогнат на отделните фермери да измерват и разширяват собствения си потенциал за добив.

Сателити от НАСА, Европейската космическа агенция и частни компании като базираната в Сан Франциско Planet предоставят земни изображения от редица честоти на електромагнитния спектър.

Когато слънчевата светлина удари повърхността на планетата, определени дължини на вълните се отразяват обратно въз основа на материала, който светлината удря, и неговото физическо състояние. Хлорофилът, който растенията използват, за да произвеждат храната си, абсорбира много видима светлина, докато клетъчната структура на листата отразява близките до инфрачервени дължини на вълната (NIR).

Сензори и камери измерват интензитета на вълните, отразени обратно от Земята. Високите нива на отразена NIR светлина, съчетани с ниска отразяваща способност във видимия диапазон, показват гъста растителност като гора или здрави култури. Малка разлика в отразяващата способност на двете спектрални честоти би посочила рядка растителност като пустиня или гола почва.

Нюансите на тези взаимоотношения се оказаха надеждни индикатори за нивата на азот, ключов хранителен елемент за растенията, както и за растителната биомаса, листната площ и съдържанието на хлорофил – всички те са свързани със съдържанието на вода в почвата. Индексът на нормализираната разлика в растителността (NDVI), едно от сателитните измервания, използвани най-често в селското стопанство, е тяхната мярка. Учени от TerraNIS и Ecole d’Ingénieurs de PURPAN, изследователски институт в Тулуза, Франция, подкрепиха точността на данните, показвайки силна корелация между нивата на азот, взети от проби от листа, и анализите, получени от сателитни изображения.

С всеки пиксел от изображение, представляващ площ от половин квадратен метър, тези сателитни данни могат да бъдат насложени върху карта на поле, което позволява прилагането на тор само там, където е необходимо. Нисък NDVI, когато културата наближава времето за прибиране на реколтата, например, би означавала необходимост от азотен тор. „Третирахме нивите с култури, сякаш цялата тази земя е абсолютно еднаква, когато знаем със сигурност, че това не е така“, каза Мисти Тъкър, директор на индустрията за селско стопанство в Planet. „Сателитните данни ни помагат да микроуправляваме нашите полета на много по-подробно ниво.“

Ако такава технология стане широко достъпна, спестените ресурси, избегнатите емисии и запазените култури в лицето на променящия се климатичен пейзаж биха могли да окажат значително въздействие както върху борбата за забавяне на глобалното затопляне, така и върху защитата на хранителните доставки.

Политиците започват да виждат ползите. Европейският съюз променя Общата си селскостопанска политика с оглед на сателитното наблюдение, за да намали емисиите на парникови газове, използването на торове и океанските мъртви зони. В САЩ Законът за сателитно свързване на прецизното земеделие принуждава Федералната комисия по комуникациите да обмисли дали промените в правилата за сателитни комуникации могат да помогнат за прецизното земеделие и да разработи препоръки за Конгреса, ако е така.

Пакетът от инструменти за наблюдение на Земята на НАСА вече помага „да се осигурят както глобални, така и местни прогнози за наличието на вода, здравето на културите и нивата на производство“, каза Карен Сен Жермен, директор на НАСА за науките за земята. Неговият планиран инструмент SBG може да придвижи развитието още повече. Междувременно сателитите Sentinel на ESA имат комбинация от пространствена и времева разделителна способност, заедно с широка честотна лента, която се оказа особено полезна за доставчиците на сателитни данни за селскостопанската индустрия.

„Реколтата винаги се променя“, каза Сара Антонели, мениджър изследвания и развитие в Agricolus, италианска компания за сателитни данни, която каза, че може да работи със 140 култури – от грозде до зърнени култури. „Така че трябва бързо да откривате проблемите. Различните честоти на Sentinel за откриване както на почвената влага, така и на здравето на растителността са много редки.“

Проучване на TerraNIS-E.I.P. установи, че свободно достъпните данни на Sentinel са по-точни при оценката на състоянието на азота дори от данните с по-висока разделителна способност от сателити, които таксуват за достъп. А новите инструменти могат да донесат още по-големи прозрения.

Сателитите не могат да направят всичко, разбира се. Констатациите често трябва да бъдат потвърдени на земята и прекаленото разчитане на орбитални данни може да доведе до небрежност, предупреждава Хосе Мануел Амиго, експерт по хиперспектрални изображения и химически анализи в Баската фондация за наука в Билбао, Испания.

„Дистанционното наблюдение е прекрасна дисциплина, която помага на фермерите в много ситуации“, каза той. „Обработването на данните не е лесно и съпоставянето на параметрите с действителните проблеми“ може да бъде твърде далеч. „Изследователите забравят, че отговорите, които дават на фермерите, трябва да бъдат последвани от интензивно валидиране и добро химическо обяснение.“

Все пак Кейтлин Голд, професор по патология на растенията в университета "Корнел" в Женева, Ню Йорк, каза, че е развълнувана от потенциала за откриване на болестта по културите достатъчно рано, за да направи нещо по въпроса.

„Променящият се климат ще разшири подходящия диапазон за инвазивни патогени“, каза тя, докато топлината и стресът от сушата върху растението „ще го направят много по-уязвимо към опортюнистични заболявания“.

Сателитите ще позволят „висококачествени оценки на риска, които позволяват успешна ранна намеса“, каза Голд.

Още по темата

С всеки един градус повишаване на температурите губим 6% добив от зимната пшеница

Фермерите трудно се адаптират към прекрасния нов и горещ свят

Планът за възстановяване на дивата природа в ЕС оцеля, но на висока цена

Река в сърцето на Европа дава решение за климата на земеделските производители