Невидимая угроза урожаю: Как солнечные бури оставляют нас без арахисового масла
Солнечная активность, вероятно, останется высокой в ближайшие несколько лет, а значит, нас могут ждать еще более мощные геомагнитные бури. Северное сияние привлекает все внимание, но настоящую опасность для нашего технологичного мира представляет невидимая турбулентность GPS, которая может решить судьбу вашего следующего бутерброда с арахисовой пастой.
Заряженные частицы, выбрасываемые Солнцем в сторону Земли, не только рождают в небе впечатляющие полярные сияния, но и тихо, но эффективно нарушают работу спутников и GPS-сигналов, от которых зависит современный мир. Космическая погода может отменять авиарейсы, срывать пуски ракет, искажать радиосигналы, сбивать с толку системы навигации и, как это случилось в мае 2024 года, заставлять фермерские тракторы двигаться так, словно они одержимы.
Для большинства из нас сбой GPS — это лишь временное неудобство. Но для фермеров на юго-востоке США несвоевременный отказ может обернуться колоссальными финансовыми потерями и недобором урожая, особенно для одной важной культуры — арахиса. Эта угроза стала вполне реальной 10 мая 2024 года, когда первая за более чем 20 лет геомагнитная буря высшего класса G5, известная как «Буря Гэннона», вызвала невероятные сияния и привела к сбою в работе GPS-навигации тракторов в США. Фермеры жаловались на проблемы с системами автовождения: техника дергалась, замирала на месте и сходила с курса. Для производителей арахиса, которые полагаются на сверхточный GPS для посадки и, что особенно важно, для сбора урожая из-под земли, момент оказался самым неподходящим.
Почему арахис — особая головоломка для GPS
Многие сельскохозяйственные культуры сегодня зависят от спутниковой навигации, но арахис — в особой степени. Как только над землей смыкается листва арахиса, его плоды оказываются скрыты под землей, и фермеры больше не видят, где проходят ряды.
Именно поэтому выращивание арахиса так сильно зависит от RTK GPS (кинематической GPS в реальном времени), которая обеспечивает сантиметровую точность и, что критически важно, сохраняет эти данные через месяцы.
«Нам крайне необходимо измерять прогресс посадки или путь посадки с помощью RTK GPS, — объясняет в интервью Space.com аграрный экономист из Канзаса Терри Гриффин, изучающий последствия столкновения солнечных бурь с сельским хозяйством. — Точность до сантиметра действительно важна, и RTK обеспечивает ее спустя месяцы или даже годы».
Если сигнал RTK ухудшается во время посадки или выкапывания, фермеры не могут следовать по невидимым рядам, и урожайность страдает. «Без RTK GPS мы потеряем как минимум 11% продукции, просто оставив орехи в земле», — утверждает Гриффин.
Выбор на миллион долларов: продолжать или ждать?
Когда происходят сбои в работе глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), фермеры, выращивающие арахис, сталкиваются с двумя дорогостоящими вариантами: продолжить посадку без RTK, но рисковать неправильным выкапыванием месяцами позже и потерять 11% урожая; или остановить работы и ждать, но рисковать «биологической потерей», поскольку культура теряет драгоценное вегетационное время. Арахису, как и большинству растений, требуется определенное количество тепла для прохождения стадий роста и производства качественных плодов.
«Мы сажаем всего несколько недель в году, и если мы задержимся на неделю в начале сезона, это не страшно. Но если эта задержка случится позже, это уже большая проблема», — говорит Гриффин.
Его моделирование показывает, что неверные решения, принятые во время сбоев GPS (когда фермеры сажают, хотя должны ждать, или ждут, когда надо сажать), могут поставить под угрозу производство арахиса на сумму более $100 млн по всему юго-востоку США. В худших сценариях по срокам может быть потеряно почти 262 килотонны арахиса, предназначенного для потребления человеком.
Необходимость «мгновенных прогнозов» длительности сбоя
На данный момент фермеры редко знают, продлится сбой GPS два часа или два дня. Эта неопределенность заставляет их действовать по умолчанию — кто-то продолжает работу, кто-то ждет; у каждого свой подход.
Гриффин предлагает новый вид прогноза: «мгновенные прогнозы» длительности, которые будут давать краткосрочные предсказания о том, как долго GPS уровня RTK будет недоступен.
«Если у нас происходит сбой RTK GPS, такой прогноз может помочь ответить на вопрос: "Как долго это продлится?" — говорит Гриффин. — Это проинформировало бы их о наилучшем решении и имело бы огромную ценность для фермера».
Согласно его расчетам, точные прогнозы космической погоды могли бы приносить $20 млн в год для одной только Джорджии и $33 млн для всего юго-востока США — это примерно 5% общей стоимости урожая арахиса и более чем в два раза превышает экономическую ценность, обычно приписываемую прогнозам земной погоды.
Фермеры постоянно проверяют погодные приложения, отмечает Гриффин, поэтому он считает, что предупреждения о космической погоде должны доставляться через инструменты, которыми они уже пользуются. «Фермеры религиозно проверяют погоду в приложениях постоянно… Так что объединить два вида погоды было бы очень логично». Он также добавляет, что полезно было бы иметь систему предупреждения в кабинах тракторов — простой сигнал, который сообщал бы фермеру, когда его GPS-сигналу нельзя доверять.
Переломный момент
Майская буря 2024 года стала переломным моментом для сельского хозяйства. Как выразился Гриффин, «9 мая был совсем другой мир, чем 11 мая. 11 мая осведомленность dramatically возросла». До тех выходных идея о массовом сбое GPS казалась многим надуманной. Гриффин вспоминает, как представлял этот сценарий на конференции: «публика посмеивалась, мол, знаете, такого никогда не случится».
Тот шторм также revealed нечто более глубокое: это был первый раз, когда современное сельское хозяйство столкнулось с сильной солнечной бурей по-настоящему. Высокоточный GPS не был широко распространен на фермах до конца 23-го солнечного цикла, а следующий, 24-й цикл, почти не принес серьезных возмущений. Это означало, что США никогда не видели, что может сделать сильная геомагнитная буря с двумя третями посевных площадей, которые теперь зависят от спутниковой навигации. Все изменилось в 25-м солнечном цикле. Событие мая 2024 года, сильнейшая буря за более чем 20 лет, стало первым реальным испытанием того, как космическая погода влияет на управляемые GPS посадку, обработку и сбор урожая.
Для Гриффина следующий шаг — подготовка. По сравнению с земной погодой, «мы очень мало знаем о космической погоде», — говорит он, и многие фермеры до тех пор даже не слышали этот термин. Но с такими новыми спутниками, как обсерватория SWFO-L1 NOAA, а также зонды NASA IMAP и обсерватория Каррутерса, которые улучшат мониторинг и прогнозы, ученые надеются дать сельскому хозяйству то, чего у него никогда не было: четкие, практические рекомендации о том, как долго продлится сбой GPS и что делать фермерам. Будущее урожая, и в частности — вашего арахисового масла, зависит от нашей способности предсказывать не только дождь и ветер, но и шторма, бушующие за пределами нашей атмосферы.
