Rzepak i mróz – Analiza stanu rzepaku w Kłodawie po fali mrozów

Od mrozu do orbity: Czy satelity widzą więcej niż my?

Choć za oknem czuć już pierwsze powiewy wiosny i zimowe kurtki powoli lądują na dnie szafy, dla rolników marzec to czas wielkiego sprawdzianu. Prawdziwa zima, która jeszcze niedawno trzymała Polskę w uścisku, pozostawiła po sobie ważne pytania. Spacerując dziś obok pól, widzimy budzącą się zieleń; ale co tak naprawdę działo się z roślinami pod warstwą śniegu i lodu jeszcze kilka tygodni temu?

Zamiast tych domysłów, jednak, zdecydowaliśmy się spojrzeć na sprawę z szerszej perspektywy – i to dosłownie. Przedstawiamy wam analizę przygotowaną z Ewą Bubulą, naszą analityczką GIS, gdzie próbujemy ocenić, jak silne mrozy wpłynęły na faktyczną kondycję upraw rzepaku.

Głównym założeniem analizy jest to, że dane satelitarne, a konkretnie te pochodzące z misji Sentinel-2, stanowią obiektywne i precyzyjne narzędzie pozwalające ową ocenę przeprowadzić.

Pojawia się zasadnicze pytanie: czy z wysokości kilkuset kilometrów nad ziemią naprawdę da się “zobaczyć” skutki stresu mrozowego?

Skąd czerpiemy wiedzę? Wybór obszaru i rzetelność danych

Aby analiza była jak najbardziej rzetelna, nie mogliśmy polegać na przypadkowych obserwacjach. Fundamentem badania stały się oficjalne dane przestrzenne z ARiMR, czyli z Agencji Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa dla województwa wielkopolskiego. Z tych zasobów, poprzez selekcję obrysów działek według skrótowej nazwy rośliny, Ewa wyodrębniła konkretne działki, na których zadeklarowano uprawę rzepaku ozimego.

Na “miejsce akcji” wybraliśmy okolice miejscowości Kłodawa. Wybór tego konkretnego obszaru zainteresowania (AOI) był podyktowany liczbą widocznych w ewidencji aż 958 pól rzepaku, co pozwoliło na zebranie odpowiedniej ilości danych do testów. Ewa cały proces wyznaczania granic analizowanego obszaru przeprowadziła ręcznie, wizualnie analizując strukturę zasiewów w regionie, aby mieć pewność, że badamy najbardziej reprezentatywne fragmenty terenu. Dzięki takiemu połączeniu oficjalnych rejestrów i manualnej weryfikacji mamy pewność, że wyciągnięte wnioski opierają się na twardych danych.

Granice pól rzepaku ozimego w okolicach Kłodawy (woj. wielkopolskie), wyznaczone na podstawie oficjalnych danych ARiMR.

Aby zrozumieć, co działo się na poziomie gruntu, sięgnęliśmy po globalną reanalizę atmosferyczną z programu Copernicus Climate Data Store. Wykorzystany zestaw danych, ERA5 hourly time-series data on single levels from 1940 to present, powstał w wyniku asymilacji obserwacji naziemnych, satelitarnych i modelowania numerycznego. Dzięki temu uzyskaliśmy spójny obraz temperatury powietrza na wysokości 2 metrów nad gruntem dla całego okresu badań. Copernicus Climate Change Service (2025): ERA5 hourly time-series data on single levels from 1940 to present.

Zima w obiektywie: Zestawienie przed i po fali mrozów

Aby zrozumieć skalę zmian, musieliśmy cofnąć się w czasie i zestawić ze sobą dwa kluczowe momenty tej zimy. Pierwszym punktem odniesienia jest zobrazowanie z 30 grudnia 2025 roku. To był niemal idealny dzień dla satelity, bo niebo było całkowicie wolne od chmur, a na polach nie zalegał śnieg. Dzięki temu mogliśmy zobaczyć uprawy rzepaku w ich naturalnym, “spokojnym” stanie.

Sytuacja zmieniła się diametralnie na kolejnym zdjęciu, wykonanym 3 lutego 2026 roku. Jesteśmy już po fali mrozów, a dane meteorologiczne z modelu ERA5 (Copernicus Climate Data Store) potwierdzają, że temperatura 2 metry nad gruntem w okolicach Kłodawy spadła w tym okresie drastycznie, sięgając nawet okolic -20°C. Choć niebo również było bezchmurne, pola zostały przyprószone śniegiem. Co istotne dla naszej analizy, pokrywa śnieżna nie była całkowita; biały puch nie przykrył wszystkich roślin, co pozostawiło nam okno do sprawdzenia, jak rzepak poradził sobie z niskimi temperaturami.

Zestawienie tych dwóch obrazów to zilustrowanie ogromnego wyzwania, jakim jest analiza danych optycznych zimą. Zalegający śnieg to dla analityka prawdziwy problem, bo potrafi skutecznie zamaskować prawdziwą kondycję roślin.

Zobrazowanie satelitarne Sentinel-2 okolic Kłodawy z dnia 30.12.2025 r. Widoczne wyraźne, zielono-brązowe pola w stanie bezśnieżnym. Copernicus Sentinel data 2025.

Zobrazowanie satelitarne Sentinel-2 okolic Kłodawy z dnia 03.02.2026 r. Widoczna pokrywa śnieżna i krajobraz po fali mrozów. Copernicus Sentinel data 2026.

Technologiczne wyzwania: Dlaczego zima to „poziom trudności: ekspert”?

Praca z danymi satelitarnymi w naszej szerokości geograficznej to zimą szkoła cierpliwości. Głównym wyzwaniem jest zachmurzenie. W tym okresie roku niebo nad Polską jest niemal stale przykryte chmurami, co drastycznie ogranicza liczbę dni, w których satelita może uchwycić obraz przydatny do jakiejkolwiek analizy. Znalezienie „czystego” zdjęcia, które byłoby jednocześnie bezchmurne i z jak najmniejszą ilością śniegu, wymaga żmudnego przeszukiwania archiwów danych.

Sam śnieg to kolejny twardy orzech do zgryzienia. Choć dla nas jest malowniczym elementem krajobrazu, dla sensorów satelitarnych stanowi barierę, która może znacząco przekłamać wyniki analizy kondycji roślin. Jeśli pole jest pokryte białą warstwą, satelita zamiast rośliny widzi kryształki lodu, co uniemożliwia rzetelny pomiar.

Jak sobie z tym radzimy, by nie podawać błędnych informacji? Rozwiązaniem jest zaawansowana technologia maskowania. Wykorzystywana jest tzw. warstwa SCL (Scene Classification Layer), która działa jak filtr. Warstwa ta zawiera klasyfikację każdego piksela obrazu do określonej kategorii (np. roślinność, gleba, woda, chmury, śnieg, cienie chmur). Na jej podstawie wygenerowano maskę wykluczającą z analizy piksele zaklasyfikowane jako chmury, śnieg oraz inne obszary nieprzydatne do dalszego przetwarzania. Dzięki temu tworzymy maskę tzw. „dobrych pikseli”. Skupiamy się wyłącznie na tych fragmentach pól, które są odsłonięte i pozwalają na wiarygodną ocenę stanu rzepaku.

Metodyka: Jak „liczymy” kondycję roślin?

Jak właściwie sprawdzić, czy rzepak „czuje się dobrze” z poziomu kosmosu? Kluczem jest wskaźnik NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). Działa on jak barometr zdrowia roślin: zdrowe, gęste i zielone liście intensywnie odbijają promieniowanie w bliskiej podczerwieni, jednocześnie pochłaniając światło czerwone.

Matematycznie wyrażamy to prostym wzorem:

Wysoki wynik oznacza roślinę w pełni sił witalnych, natomiast spadek wartości sygnalizuje stres lub uszkodzenie tkanki roślinnej.

W analizie Ewa nie ograniczyła się do pojedynczego pomiaru. Aby uchwycić dynamikę zmian, wyliczyła wskaźnik NDVI dla obu terminów, tzn. przed falą mrozów oraz po niej. Następnie obliczyła różnicę (tzw. dNDVI) między tymi dwoma obrazami. To właśnie to odejmowanie pozwoliło nam obiektywnie wskazać, gdzie kondycja rzepaku pogorszyła się najbardziej.

Interpretacja wyników: Co widzi satelita?

Co właściwie zobaczyliśmy po nałożeniu wszystkich filtrów analitycznych na pola wokół Kłodawy? Zamiast zasypywać Was skomplikowanymi tabelami z wartościami statystycznymi „frost_mean” czy „frost_median”, poniżej wrzucamy czytelną mapę, na której kondycja rzepaku została sklasyfikowana kolorystycznie.

Aby ocena była obiektywna, przyjęliśmy konkretne progi spadku wskaźnika wegetacji:

Wyniki wskazują, że epizod mrozowy mógł wpłynąć na kondycję części upraw rzepaku ozimego, przy czym większość pól wykazała brak istotnych zmian lub jedynie umiarkowany spadek wskaźnika wegetacji. Wniosek płynący z analizy jest jasny: dane satelitarne obiektywnie potwierdzają, że mrozy wpłynęły na rośliny, wywołując u nich mierzalny stres fizjologiczny.

Końcowy efekt analizy w programie QGIS z nałożoną legendą zmian wskaźnika NDVI Contains modified Copernicus Sentinel data 2025/2026’ for Sentinel data

Podsumowanie: To dopiero połowa historii

Dzisiejsza technologia daje nam ogromne możliwości, ale musimy pamiętać, że praca z danymi optycznymi w okresie zimowym to po prostu duże wyzwanie. Wysoki poziom zachmurzenia w tym czasie sprawia, że okna pogodowe, w których satelita może wykonać czyste zdjęcie, są niezwykle rzadkie.

Dodatkowo zalegający śnieg dla analityka może stanowić barierę utrudniającą ocenę sytuacji w czasie rzeczywistym. Z drugiej strony, co jest niezwykle istotne w kontekście fali mrozów, śnieg jest sprzymierzeńcem upraw, ponieważ tworzy dla nich naturalną warstwę ochronną.

Mimo tych trudności, udało się uchwycić moment, w którym natura testowała wytrzymałość wielkopolskich pól. Pełną skalę wpływu tej zimy na plony będziemy mogli jednak ocenić dopiero wiosną, kiedy wegetacja ruszy na dobre, a zobrazowania będą „czystsze” i wolne od śnieżnych zakłóceń. Już teraz zapowiadamy powrót do Kłodawy w okresie budzenia się roślin do życia – zostańcie z nami, by zobaczyć, jak rzepak poradzi sobie z regeneracją po zimowych przejściach!