ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2005. В.2. Т.5. С. 354-366

ОЦЕНКА ПЛОЩАДЕЙ ПОВРЕЖДЕНИЙ НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМ СЕВЕРНОЙ ЕВРАЗИИ ПОЖАРАМИ В 2000-2003 ГОДАХ ПО СПУТНИКОВЫМ ДАННЫМ ИНСТРУМЕНТА SPOT-VEGETATION

С.А. Барталев , В.А. Егоров , Е.А. Лупян , И.А. Уваров 
Институт космических исследований РАН, 117997 Москва, Профсоюзная 84/32
В статье представлены результаты использования нового метода мониторинга повреждений растительности пожарами
по данным спутниковых наблюдений на территории Северной Евразии за период 2000-2003 годов. Метод основан на
совместном использовании временных серий данных прибора Vegetation со спутников SPOT-4/-5 и температурных
аномалий, детектируемых в период горения по данным радиометра MODIS со спутников Terra и Aqua. Полученные в
работе данные позволяют оценить площади повреждений, а также исследовать их сезонную и межгодовую динамику
в различных типах растительного покрова, включая леса и тундры, травяно-кустарниковые растительные сообщества,
болотные комплексы и некоторые другие типы наземных экосистем. Оценка точности созданных информационных
продуктов по повреждениям растительности огнем выполнена путем их сравнения с репрезентативной выборкой
опорных данных, сформированных по спутниковым изображениям высокого пространственного разрешения Landsat-
ETM+, а также с использованием методов авиационных и наземных обследований. Разработанная автоматическая
технология обработки спутниковых данных открывает возможность регулярного мониторинга воздействия пожаров
на экосистемы бореальной зоны планеты. Созданная база данных о повреждениях экосистем пожарами может найти
широкое применение для решения задач устойчивого управления растительными ресурсами, и в частности лесами,
для оценки потоков углерода и ряда других компонентов биогеохимических циклов в связи с моделированием про-
цессов глобального изменения климата.
Полный текст

Список литературы:

  1. Исаев А.С., Г.Н. Коровин, В.И. Сухих, С.П. Титов, А.И. Уткин, А.А. Голуб, Д.Г. Замолодчиков, А.А. Пряжников. Экологические проблемы поглощения углекислого газа посредством лесовосстановления и лесоразведения в Рос- сии (аналитический обзор). Центр экологической политики России, Москва, 1995, 156 с.
  2. Kasischke, E.S., & Stocks, B.J. (2000). Fire, Climate Change, and Carbon Cycling in the Boreal Forest. New York: Springer-Verlag.
  3. French, N. H. F., E. S. Kasischke, B. J. Stocks, J. P. Mudd, D. L. Martell, and B. S. Lee (2000), Carbon release from fires in the North American boreal forest, in Fire, Climate Change, and Carbon Cycling in the Boreal Forest, edited by E. S. Kasischke and B. J. Stocks, pp. 377-388, Springer-Verlag, New York.
  4. Folland, C.K., Karl, T.R., Christy, J.R., Clarke, R.A., Gruza, G.V., Jouzel, J., Mann, M.E., Oerlemans, J., Salinger, M.J. and Wang, S.-W., 2001b: Observed Climate Variability and Change. pp. 99-181 In: Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (Houghton, J.T., Ding, Y., Griggs, D.J., Noguer, M., van der Linden, P.J., Dai, X., Maskell, K. and Johnson, C.A. Eds.). Cambridge University Press, Cambridge, UK, 881pp.
  5. Коровин Г.Н., Зукерт Н.В. Влияние климатических изменений на лесные пожары в России // В кн.: Климатиче- ские изменения: взгляд из России, ред. В.И. Данилов-Данилян, М.: ТЕИС, 2003, стр. 69-98
  6. Kasischke, E.S., Christensen, N.L., Jr. and B.J. Stocks. 1995. Fire, global warming, and the carbon balance of boreal forests. Ecol. Appl. 5, 437-451.
  7. Conard S.G., Sukhinin, A.I., Stocks, B.J., Cahoon, D.R., Davidenko, E.P., & Ivanova, G.A. (2002). Determining effects of area burned and fire severity on carbon cycling and emissions in Siberia. Climatic Change, 55, 197-211.
  8. Isaev, A.S., Korovin, G.N., Bartalev, S.A., D. Ershov, A. Janetos, Kasischke, E.S., Shugart, H.H., French, N.H., Orlick, B.E., and T.L. Murphy, 2002, Using remote sensing to assess Russian forest fire carbon emissions, Climate Change 55(1- 2), 235-249, 2002
  9. Seiler, W., and P. J. Crutzen, 1980, Estimates of gross and net fluxes of carbon between the biosphere and the atmosphere from biomass burning, Climate Change, 2, 207- 247.
  10. Stocks B.J., 1991, The extent and impact of forest fires in northern circumpolar countries, Global biomas burning: atmospheric, climatic, and biospheric implications, J.S. Levine (editor), the MIT Press, Cambridge, Massachusetts, London, England.
  11. Коровин Г.Н., Андреев Н.А. Авиационная охрана лесов, М.: Агропромиздат, 1988, 233 С.
  12. Eva, H., and E. F. Lambin (1998), Burnt area mapping in central Africa using ATSR data, Int. J. Remote Sens., 19, 3473- 3497.
  13. Sukhinin A.I., French N.H.F., Kasischke E.S., Hewson J.H, Soja A.J., Csiszar I.A.,Hyer E.J., Loboda T., Conard S.G., Romasko V.I., Pavlichenko E.A., Miskiv S.I. and Slinkina O.A., 2003, Satellite-based Mapping of Fires in Russia: New Products for Fire Management and Carbon Cycle Studies. Submitted to Remote Sensing of Environment
  14. Fraser, R. H., Li, Z., & Landry, R. (2000). SPOT VEGETATION for characterising boreal forest fires. International Journal of Remote Sensing, 21, 3525-3532
  15. Zhang Y.-H., M.J. Wooster, O. Tutubalina, G.L.W. Perry, 2003, Monthly burned area and forest fire carbon emission estimates for the Russian Federation from SPOT VGT, Remote Sensing of Environment, Vol. 87, Issue 1, pp. 1-15
  16. Arino, O., et al., 2001. Mapping of burned surfaces in vegetation fires, in Global and Regional Vegetation Fire Monitoring From Space: Planning and Coordinated International Effort, edited by F. Ahern, J. G. Goldammer, and C. Justice, pp. 227- 255, SPB Acad., The Hague
  17. Tansey, K., Grégoire, J-M., Stroppiana, D., Sousa, A., Silva, J.M.N., Pereira, J.M.C., Boschetti, L., Maggi, M., Brivio, P.A., Fraser, R., Flasse, S., Ershov, D., Binaghi, E., Graetz, D. and Peduzzi, P. 2004. Vegetation burning in the year 2000: Global burned area estimates from SPOT VEGETATION data. Journal of Geophysical Research - Atmospheres, VOL. 109, D14S03, doi:10.1029/2003JD003598, 2004.
  18. Коровин Г.Н., Барталев С.А., Беляев А.И. Интегрированная система мониторинга лесных пожаров // Лесное хозяй- ство, №4, 1998, с. 45-48
  19. Soja, A.J., Sukhinin, A., Jr., D.R.C., Shugart, H.H., & Jr., P.W.S. (2003). AVHRR-derived fire frequency, distribution, and area burned in Siberia. International Journal of Remote Sensing, (in press).
  20. Lavoué D., C. Liousse, H. Cachier, B.J. Stocks, and J.G. Goldammer, Modeling of carbonaceous particles emitted by boreal and temperate wildfires at northern latitudes, Journal of Geophysical Research, vol. 105, no. D22, 26,871-26,890, November 27, 2000.
  21. Егоров В.А., Барталев С.А. Анализ временных серий спутниковых данных SPOT-Vegetation для детектирования повреждённой пожарами растительности Северной Евразии // Сборник научных статей Второй открытой Всерос- сийской конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Институт кос- мических исследований РАН, Москва, 16-18 ноября 2004г. (настоящий сборник)
  22. Барталев С.А., Бурцев М.А., Лупян Е.А., Прошин А.А., Уваров И.А. Разработка информационной системы под- держки мониторинга состояния и динамики наземных экосистем Северной Евразии по данным спутниковых на- блюдений // Сборник научных статей Второй открытой Всероссийской конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Институт космических исследований РАН, Москва, 16-18 но- ября 2004г. (настоящий сборник)
  23. Барталев С.А., Беляев А.И., Егоров В.А., Ершов Д.В., Коровин Г.Н., Коршунов Н.А., Котельников Р.В., Лупян Е.А. Валидация результатов выявления и оценки площадей, поврежденных пожарами лесов по данным спутникового мониторинга Vegetation // Сборник научных статей Второй открытой Всероссийской конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Институт космических исследований РАН, Москва, 16-18 ноября 2004г. (настоящий сборник)
  24. Беляев А.И., Коровин Г.Н., Лупян Е.А. Использование спутниковых данных в системе дистанционного мониторин- га лесных пожаров // Сборник научных статей Второй открытой Всероссийской конференции «Современные про- блемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Институт космических исследований РАН, Москва, 16- 18 ноября 2004 г. (настоящий сборник)
  25. Исаев А.С., Барталев С.А., Гройсман П.Я., Георгиади А.А., Диринг Д., Шугарт Х.Х. Научный план международной партнерской инициативы в области наук о Земле в регионе Северной Евразии NEESPI // Сборник научных статей Второй открытой Всероссийской конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Институт космических исследований РАН, Москва, 16-18 ноября 2004 г. (настоящий сборник)
  26. Абушенко Н.А., Барталев С.А., Беляев А.И., Ершов В.В., Коровин Г.Н., Кошелев В.В., Лупян E.A., Крашенинникова Ю.С. Мазуров A.A., Минько Н.П., Назиров Р.Р., Прошин А.А., Флитман Е.В. Система сбора, обработки и доставки спутниковых данных для решения оперативных задач службы пожароохраны лесов России. Наукоемкие техноло- гии. 2000. т. 1., №2, 4-18 с.
  27. Bartalev, S.A., V.V. Ershov, E. Loupian, Yu.S. Krasheninnikova, A. Mazurov, N.P. Minko, R. Nazirov, A. Proshin, E. Flitman, 2001, System for Satellite Data Collection, Processing and Distribution for Support of Operations of Russian National Forest Fire Protection Agency // In the Proceedings of 4th International Symposium on "Reducing the Cost of Spacecraft Ground Systems and Operations", April 24 - 27, 2001, The Johns Hopkins University / Applied Physics Laboratory Laurel, Maryland, USA
  28. Csiszar, I., C.O. Justice, A.D. Mcguire, M.A. Cochrane, D.P. Roy, F. Brown, S.G. Conard, P.G.H. Frost, L. Giglio, C. Elvidge, M.D. Flannigan, E. Kasischke, D.J. McCrae, T.S. Rupp, B.J. Stocks, and D.L. Verbyla. 2004. Land Use And Fires. Pp. 329-350 in Land Change Science: Observing, Monitoring, and Understanding Trajectories of Change on the Earths Surface (Gutman et al. eds). Kluwer Academic Publishers.
  29. Арцыбашев Е.С. и др. Применение спутниковой информации в охране леса от пожаров.: Л., 1977, 27 с.
  30. Сухих В.И. Дистанционные методы в лесном хозяйстве и охране природы. "Лесное хозяйство", 1979, № 3, с. 41-45.
  31. Барталев С.А., Коровин Г.Н., Шлапак Б.В. Оценка распознаваемости лесных пожаров по данным радиометра AVHRR спутников серии NOAA // Труды Международного форума по проблемам науки, техники и образования, Выпуск II, 8-12 декабря 1997, Москва, с. 22-25.
  32. Cahoon, D.R., Jr., Stocks, B.J., Levine, J.S., Cofer, W.R., III, & Chung, C.C. (1992). Evaluation of a technique for satellite- derived area estimation of forest fires. Journal of Geophysical Research, 97, 3805-3814.
  33. Justice, C.O., Kendall, J.D., Dowty, P.R., & Scholes, R.J. (1996). Satellite remote sensing of fires during the SAFARI campaign using NOAA advanced very high resolution radiometer. Journal of Geophysical Research, 101, 23851-23863.
  34. Kasischke, E. S., French, N. H. F., Harrell, P., Christensen Jr., N. L., Ustin, S. L., & Barry, D. (1993). Monitoring of wildfires in boreal forests using large area AVHRR NDVI composite data. Remote Sensing of Environment, 44, 51- 71.
  35. Gutman, G., S. Bartalev, G. Korovin Delineation of large fire damage areas in boreal forests using NOAA AVHRR measurements// Advances in Space Research, Vol. 15, Issue: 11, 1995, pp. (11) 111 - (11) 113
  36. Fraser, R. H., Li, Z., & Cihlar, J. (2000). Hotspot and NDVI Differencing Synergy (HANDS): A new technique for burned area mapping over boreal forest. Remote Sensing of Environment, 74, 362-376
  37. Boles, S.H., & Verbyla, D.L. (2000). Comparison of three AVHRR-based fire detection algorithms for interior Alaska. Remote Sensing of Environment, 72, 1-16.
  38. Flannigan, M.D., & Vonder Haar, T.H. (1986). Forest fire monitoring using NOAA satellite AVHRR. Canadian Journal of Forest Research, 16, 975-982.
  39. Grégoire, J.-M., Tansey, K., & Silva, J.M.N. (2003). The GBA2000 initiative: Developing a global burned area database from SPOT-VEGETATION imagery. International Journal of Remote Sensing, 24, 1369 - 1376.
  40. Ershov D.V., and V.P. Novik, 2001, Features of burnt area mapping in forest of Siberia using SPOT S1-VGT data, GOFC Fire Satellite Product Validation Wordkhop, Lisbon, July 9-11 2001.
  41. Simon, M. (2002). GLOBSCAR Products Qualification Report. ESA-ESRIN, Frascati, Italy.
  42. Davidenko, E.P., & Eritsov, A. (2003). Russian Federation Fire 2002 Special Part II: The fire season 2002 in Russia Report of the aerial forest fire service Availesookhrana. International Forest Fire News, 28
  43. Justice, C. O, Giglio, L., Korontzi, S., Owens, J., Morisette, J. T., Roy, D., Descloitres, J., Alleaume, S., Petitcolin, F., and Kaufman, Y., 2002, The MODIS fire products. Remote Sensing of Environment, 83:244-262.
  44. Bartalev, S.A., A.S. Belward, D. V. Erchov, and A. S. Isaev, 2003, A new SPOT4-VEGETATION derived land cover map of Northern Eurasia, International Journal of Remote Sensing, Vol. 24, No. 9, 1977 - 1982