美國國家航空航天局（NASA）農業收穫部門的科學家們利用衛星觀測和經濟數據來追蹤俄烏衝突是如何擾亂全球糧食系統的。當烏克蘭的農民在2021年秋天種植小麥、油菜、大麥和黑麥時，他們的擔心是相對常規的：乾燥的天氣或不斷上漲的化肥價格會不會削減他們的產量和利潤？當這些冬季作物在2022年春天從休眠狀態中出現時，烏克蘭的生活已經完全被俄羅斯顛覆了。
俄羅斯入侵了烏克蘭，伴隨着戰爭，坦克在田野上碾壓，農田裡布滿了地雷，炮彈雨點般落在莊稼上。燃料和化肥價格暴漲。勞動力越來越少。一些農民離開去參加戰鬥；另一些人在他們的村莊被轟炸後身亡或逃離。即使是遠離前線的農民也眼睜睜地看着數千萬噸糧食和其他農產品因俄羅斯海軍的封鎖而在糧倉和港口沉睡。隨着戰鬥的進行，甚至糧食和植物油儲存設施也成為目標。
“世界的糧倉正處於戰爭之中，”美國宇航局豐收項目主任Inbal Becker-Reshef說。根據美國對外農業局的數據，戰爭前，烏克蘭提供了全球葵花籽油出口的46%，小麥出口的9%，大麥的17%，以及全球市場上玉米的12%。(烏克蘭和俄羅斯共占葵花籽油出口的73%，小麥的33%，大麥的27%）。過去幾個月的戰爭行動極大地擾亂了這種糧食的流動。
Becker-Reshef說：”我們正處於一場滾動的糧食危機的開始階段，它可能會以某種方式影響到地球上的每個國家和個人。對於一些人來說，這可能意味着價格上漲或在雜貨店買到的物品更少。對其他人來說，歷史表明它可能意味着更嚴重的糧食短缺。”
2022年5月20日，Landsat 8圖像顯示，在Mykolaiv州Shyrokolanivka附近的油菜花正在盛開
十多年來，Becker-Reshef和其他NASA資助的科學家一直在開發基於衛星的創新技術，以監測烏克蘭的商品作物，如小麥和玉米。這個跨學科小組收集和分析環境、經濟和社會科學數據，以改善世界各地的農業相關決策。隨着戰爭的到來，這種工具可以在預測和避免糧食短缺和飢荒方面發揮關鍵作用。
本頁頂部的地圖基於來自Planet Labs衛星和歐洲航天局哥白尼哨兵-2任務的數據，由NASA收穫部處理和分析–顯示了截至2022年6月13日烏克蘭的夏季和冬季作物的分佈。該地圖還顯示了哪裡的農民在自由耕作，哪裡的土地在俄羅斯的控制之下。根據NASA收穫部的分析，烏克蘭大約22%的農田–包括28%的冬季作物和18%的夏季作物處於俄羅斯的控制之下。夏季作物，主要是玉米和向日葵在烏克蘭北部和西部的種植比冬季作物更廣泛。(有關土地佔用的數據來自戰爭研究所和美國企業研究所的關鍵威脅項目）。
NASA收穫團隊與來自GEO全球農業監測（GEOGLAM）計劃的國際合作夥伴一起測量多種環境因素–包括降水、土壤濕度和溫度，以評估作物的健康狀況並預測季末的產量。Becker-Reshef說：”在春季由於乾燥的天氣和寒流導致的緩慢開始之後，生長條件大多情況下是有利的，作物很好地趕上了。”
衛星對作物”綠色”的測量–歸一化植被指數（NDVI）–對NASA Harvest的分析非常重要。下圖是烏克蘭最大的小麥生產國和出口國之一的Mykolaiv州的生長條件的快照。
研究人員還開發了一些模型，如農業遙感產量算法（ARYA），通過將NDVI的測量與NASA的MERRA-2再分析數據集中有關生長季節的環境條件的數據相融合來預測產量。這些模型還包括基於MODIS、Sentinel-2和Landsat觀測並經田間調查驗證的詳細作物地圖。
Becker-Reshef說：”考慮到所有這些，數據表明烏克蘭的冬小麥產量有望達到每公頃4.1公噸左右。這還沒有達到2021年破紀錄的小麥產量，但是考慮到當時的情況，這仍然是一個可觀的產量。”下面的照片顯示了2022年6月切爾尼戈夫附近的冬小麥。
研究人員還開發了一些模型，如農業遙感產量算法（ARYA），通過將NDVI的測量與NASA的MERRA-2再分析數據集中有關生長季節的環境條件的數據相融合來預測產量。這些模型還包括基於MODIS、Sentinel-2和Landsat觀測並經田間調查驗證的詳細作物地圖。
Becker-Reshef說：”考慮到所有這些，數據表明烏克蘭的冬小麥產量有望達到每公頃4.1公噸左右。這還沒有達到2021年破紀錄的小麥產量，但是考慮到當時的情況，這仍然是一個可觀的產量。”下面的照片顯示了2022年6月切爾尼戈夫附近的冬小麥。
然而，地里的作物健康生長並不能保證最終作物會被收割並送入市場。在烏克蘭長大並在烏克蘭空間研究所工作多年的美國國家航空航天局和馬里蘭大學研究員Sergii Skakun解釋說，海軍的封鎖已經阻止了烏克蘭通過船隻出口貨物，停止了該國大部分的糧食銷售能力。自2014年爆發戰鬥以來，Skakun一直在研究軍事衝突如何影響烏克蘭東部頓巴斯地區的農民和農田。
“在一些地區，未爆彈藥和地雷可能使農業在短期內無法進行，”Skakun說。”在未被佔領的地區，海軍對港口的封鎖和飆升的燃料價格對即將到來的收成構成了巨大的挑戰。”
由於COVID-19大流行病造成的供應鏈中斷和對糧食需求的增加，全球糧食價格在戰前已經迅速上升。儘管最近幾個月有所緩解，但根據聯合國糧食及農業組織的數據，幾種關鍵作物的價格上漲速度一直在加快，特別是穀物。(穀物包括小麥、玉米、大麥和大米）小麥價格在2022年上漲了10%以上，自2019年以來幾乎翻了一番。肥料價格也急劇上升，這意味着農民可能使用更少的肥料，並可能看到產量下降。
7月至10月之間的幾個月，通常是烏克蘭農民最繁忙的幾個月。冬季作物–包括小麥、大麥和油菜已經準備好收穫，春季種植的作物也需要收穫。明年的冬季作物必須在11月前播種。
“今年在戰爭中，所有這些都會發生嗎？沒有人知道這將如何發展，但我確實知道美國宇航局的收穫團隊將密切跟蹤收穫季節。鑒於地面上的所有危險，衛星是監測烏克蘭農作物的最佳方式之一。”
本文上方的Landsat 8圖像顯示了2022年5月20日在Shyrokolanivka附近的Mykolaiv州的油菜花田正在綻放。米科拉伊夫是烏克蘭糧食產量最高的港口，通常處理約40%的出口。(其他主要的糧食出口港口包括喬爾諾莫爾斯克、尤日內和敖德薩。）船舶歷來承擔著烏克蘭97%的糧食出口，因此今年所有港口的出口量都大幅下降。
“港口是必不可少的，”美國宇航局豐收顧問和分析員加里-艾勒茨說，他專門負責開發糧食短缺和飢荒的預警系統。”烏克蘭正在儘力通過火車或卡車出口更多的貨物，但這些其他模式只能處理田間地頭的一小部分，而且需要收割。”
避免糧食供應中斷的關鍵是及時獲得有關作物前景以及關鍵貨物的價格和分配的數據。NASA收穫部正在與烏克蘭農業部和歐空局世界穀物聯盟直接合作，幫助分析作物的種植、收穫和產量。他們還開發了簡化的工具–如Agmet地球觀測指標和Harvest2Market門戶網站–使全世界的分析人員都能獲得相關的作物和經濟數據。
NASA Harvest的作物數據也流向了幾個夥伴組織，這些組織監測和應對新出現的糧食短缺和飢荒。合作夥伴包括飢荒預警系統網絡（FEWS NET）、農產品市場信息系統（AMIS）和聯合國糧食及農業組織。
來自烏克蘭和俄羅斯的生產和貨物分配的中斷已經對全球糧食系統造成了衝擊。已經陷入衝突並面臨嚴重糧食短缺的國家是最脆弱的國家之一。大約30個非洲、中東和南亞國家–其中一些國家長期處於糧食不安全狀態–至少有20%的農產品進口來自烏克蘭或俄羅斯。
“就目前而言，在大多數地方，’生活成本’危機比糧食短缺危機更明顯，”Eilerts在最近的一篇博文中指出。但是，如果烏克蘭的商品不進入全球市場，或者主要穀物生產國的收成不好，這種情況可能會改變。”我們正處於可能是長期混亂的開始”。