国际视野｜SMOS卫星与土壤干旱监测
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干旱是导致全球农业生产力受限和农作物产量不确定的主要原因。因此，对农业干旱的研究和监测一直没有停止过。自上世纪70年代以来，科学家一直在研究从遥感数据中获取土壤水分的方法。欧空局(ESA)的SMOS（土壤湿度和海洋盐分）卫星于2009年发射，SMOS计划曾经是一个里程碑式的低频段被动微波遥感计划。它的MIRAS(MicrowaveImaging Radiometer with Aperture Synthesis）仪器能够探测地球表面L波段的微波辐射，适合进行土壤湿度和海水盐度观测，地面（海面）分辨率达到30-50公里。这一仪器不但能够灵敏地反映土壤湿度和海水盐度的变化。还可以监测海冰厚度和其他地球物理变量（如海上风速和冻融土壤状态）。那些土壤湿度数据可直接用于各地的农业干旱监测。
目前，ESA的SMOS卫星在轨道上运行已十余年，不仅超过了计划的使用寿命，而且还超额完成了其最初的科学目标。如今，这一非凡的使命也被用于许多实际应用中。在土壤干旱似乎更为普遍的今天，企业家们正在利用SMOS的土壤水分信息和其他卫星的数据来为保险市场生成商业数据产品，最终为农民带来利益。土壤湿度是气候的一个重要方面，因此也是预测的一个重要方面。在许多地方，植物从土壤一米以下的深度吸收水分，而SMOS这样的卫星只能提供几厘米以下的水分含量。但通过一天的重复测量，卫星可以推断土壤水分。欧空局SMOS团队希望与世界各地的农民合作，将其用作土壤湿度模型的地基校准，因为它可能有助于研究人员更好地了解广大地区的作物产量。
SMOS卫星
（图片来源：ESA）
荷兰的VanderSat公司就在使用来自SMOS的土壤水分信息和其他卫星的数据（例如来自NASA和JAXA的卫星任务数据，或来自Planet Labs等卫星数据提供商的数据）来为保险市场生成可操作的数据产品，保障农民的利益。在全球范围内，所有农作物的破坏事件中有80％与水有关。利用更精确的水数据，可以提高田间的农作物产量。为此，准确而可靠的数据至关重要。数据不仅被大型农业公司使用，而且也被保险公司用来计算风险和可能对农作物造成的损害。该技术还使没有保险的农民（例如边远地区的农民）能够获取作物数据，从而提高了财产安全性。巴斯夫（BASF）、安盛（AXA）和瑞士再保险（Swiss Re）等全球大型企业可以根据VanderSat的数据做出关键的业务决策。Swiss Re公司与VanderSat密切合作，该公司推出了一种有效的土壤水分赤字指数保险。传统的农作物保险的保险支出是基于田间的损失，与传统的农作物保险相反，该指数保险产品会在土壤水分亏缺达到预定水平时进行赔付。因为土壤水分亏缺与干旱造成的单产下降密切相关。
在过去的几年中，干旱对欧洲的农民造成了沉重的打击。下面的卫星干旱地图显示了2019年受灾最严重的地区。在法国中部，乌克兰，俄罗斯和拉脱维亚部分地区遭受严重干旱袭击的农民都可以通过其经纪人和保险机构获得全部或部分赔付。
图2：欧洲部分地区2019年干旱状况。
（图片来源：VanderSat）
而在今年，捷克共和国长期的干旱天气导致了专家所说的“500年来最严重的干旱”。科学家们正在使用欧空局的卫星数据来监测这个国家的干旱情况。荷兰VanderSat公司制作的最新地图显示了捷克共和国最近干旱的程度。与过去六年（2015-2020年）同期的平均观测值相比，今年的土壤湿度状况不容乐观。
图3：上半部图显示了捷克2015-2020年4月10日至5月10日平均土壤湿度状况。下半部图显示了2020年4月10日至5月10日的土壤湿度情况。这张地图使用了来自欧空局的SMOS卫星数据，以及来自美国宇航局和日本太空机构的卫星数据。
（图片来源:VanderSat）
干旱是主要的自然灾害，并具有广泛的经济、社会和环境影响。在全球范围内，严重的干旱被认为是对农民的头号威胁。气候变化也正在加剧世界许多地方的干旱（增加其发生频率，严重程度和持续时间）。有科学家预计，2020年将是有史以来最热的年份之一。通过不断地绘制这些变量，SMOS不仅促进了人们对水循环和地球表面与大气之间交换过程的理解，还有助于改善天气预报，促进气候研究，助力越来越多的实际日常应用。
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