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. 2017. Т. 14. № 3. С. 206-214

Исследование трендов NDVI и фенологических параметров растительности мерзлотного региона Сибири по спутниковым наблюдениям

Е.В. Варламова 1 , В.С. Соловьев 1 
1 Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН, Якутск, Россия
Одобрена к печати: 29.03.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-3-206-214
По данным радиометра AVHRR/NOAA (1982–2014 гг.) проведены исследования пространственно-временных изменений вегетационного индекса NDVI и фенологических характеристик растительности мерзлотного региона Сибири (на примере Якутии). Построены карты трендов NDVI, среднегодовой температуры воздуха и атмосферных осадков. Также построены карты корреляций NDVI с метеорологическими параметрами. Для исследования были выбраны два участка с тундровой растительностью на севере Якутии и один – в центральной части Якутии, покрытый хвойными листопадными лесами. Участки характеризуются однородным типом растительности, низменным рельефом и схожими (в пределах одной природной зоны) климатическими параметрами. По методике, основанной на условии устойчивого перехода температуры воздуха через +5 °С, рассчитаны начало, окончание и продолжительность сезона вегетации на выбранных участках. Показано, что на протяжении последних трех десятилетий на территории Восточной Сибири наблюдается положительный тренд NDVI, исключение составляют небольшие локальные участки. На исследуемой территории наблюдается положительная связь NDVI с температурой воздуха, связь NDVI с осадками не обнаружена. За рассматриваемый период отмечается рост продолжительности сезона вегетации на всех участках. Рост продолжительности вегетационного сезона в хвойных лесах в основном обусловлен более ранним началом и в меньшей степени поздним окончанием сезона, тогда как для тундровой растительности – как ранним началом, так и поздним окончанием сезона вегетации. Сделан вывод, что температура воздуха является более важным по сравнению с осадками фактором, существенно влияющим на динамику растительности мерзлотного региона Сибири.
Ключевые слова: NDVI, фенологические параметры, вегетационный сезон, мерзлотный регион, Восточная Сибирь, AVHRR
Полный текст

Список литературы:

  1. Варламова Е.В., Соловьев В.С. Исследование динамики индекса растительности арктической зоны Восточной Сибири по спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012a. Т. 9. № 1. С. 65–70.
  2. Варламова Е.В., Соловьев В.С. Мониторинг растительного покрова арктической зоны Восточной Сибири по спутниковым данным // Наука и образование. 2012b. № 2 (66). С. 58–62.
  3. Медведева М.А., Барталев С.А., Лупян Е.А., Матвеев А.М., Толпин В.А., Пойда А.А. Возможности оценки момента наступления вегетационного сезона на основе спутниковых и метеорологических данных // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2008. Т. 2. № 5. С. 313–321.
  4. Миклашевич Т.С., Барталев С.А. Метод определения фенологических характеристик растительного покрова на основе временных рядов спутниковых данных // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 1. С. 9–24.
  5. Науменко А.Т. Сезонная жизнь природы горновулканической территории восточной Камчатки // Сезонная ритмика природы горных областей. Ленинград: Сев.-Зап. книж. изд., 1982. С. 13–15.
  6. Степанова Т.А. Метеорологическое обеспечение агронома. Методические указания. Вологда-Молочное, 2009. 16 С.
  7. Bachelet D., Neilson R.P., Lenihan J.M., Drapek R.J. Climate change effects on vegetation distribution and carbon budget in the United States // Ecosystems. 2001. Vol. 4. No. 3. P. 164–185.
  8. Bartalev S.A., Belward A.S., Erchov D.V., Isaev A.S. A new Spot4-vegetation derived land cover map of northern Eurasia // International Journal of Remote Sensing. 2003. Vol. 24. No. 9. P. 1977–1982.
  9. Carter T.R. Changes in the thermal growing season in Nordic countries during the past century and prospects for the future // Agricultural and Food Science in Finland. 1998. Vol. 7. P. 161–179
  10. Delbart N., Picard G., Toans Le T., Kergoat L., Quegan S., Woodward I., Dye D., Fedotova V. Spring phenology in boreal Eurasia over a nearly century time scale // Global Change Biol. 2008. No. 14. P. 603–614.
  11. Eastman J.R., Sangermano F., Machado E.A., Rogan J., Anyamba A. Global Trends in Seasonality of Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), 1982–2011 // Remote Sensing. 2013. No. 5. P. 4799–4818.
  12. Frich P., Alexander L.V., Della-Marta P., Gleason B., Haylock M., Klein Tank A.M.G., Peterson T. Observed coherent changes in climatic extremes during the second half of the twentieth century // Climate Research. 2002. Vol. 19. P. 193–212.
  13. Ge Q., Dai J., Cui H., Wang H. Spatiotemporal Variability in Start and End of Growing Season in China Related to Climate Variability // Remote Sensing. 2016. No. 8. P. 433–449.
  14. Jones P.D., Briffa K.R. Growing season temperatures over the former Soviet Union // International Journal of Climatology. 1995. Vol. 15. P. 943–959
  15. Jones P.D., Harris I. CRU TS3.22: Climatic Research Unit (CRU) Time-Series (TS) Version 3.22 of High Resolution Gridded Data of Month-by-Month Variation in Climate (Jan. 1901–Dec. 2013). University of East Anglia Climatic Research Unit, NCAS British Atmospheric Data Centre: Didcot. UK. 2014. URL: http://www.cru.uea.ac.uk/data (accessed on 11.01.2014).
  16. Myneni R.B., Keeling C.D., Tucker C.J., Asrar G., Nemani R.R. Increased plant growth in the northern high latitudes from 1981 to 1991 // Nature. 1997. No. 386. P. 698–702.
  17. Pudas E., Leppala M., Tolvanen A., Poikolainen J., Venalainen A., Kubin E. Trends in phenology of Betula pubescens across the boreal zone in Finland // Int. J. Biometeor. 2008. No. 52. P. 251–259.
  18. Rouse J.W., Haas R.H., Schell J.A., Deering D.W. Monitoring vegetation systems in the Great Plains with ERTS // 3rd ERTS Symposium. 1973. NASA SP-351. Vol. 1. P. 309–317.
  19. Seddon A.W.R, Macias-Fauria M., Long P.R., Benz D., Willis K.J. Sensitivity of global terrestrial ecosystems to climate variability // Nature. 2016. No. 531. P. 229–232.
  20. IPCC: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. T.F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex, P.M. Midgley (eds.). Cambridge University Press. Cambridge. United Kingdom and New York. NY. USA. 2013. 1535 p.
  21. Tucker C.J., Slayback D.A., Pinzon J.E., Los S.O., Myneni R.B., Taylor M.G. Higher northern latitude normalized difference vegetation index and growing season trends from 1982 to 1999 // Int. J. Biometeorol. 2001. Vol. 45. No. 4. P. 184–190
  22. Tucker C.J., Pinzon J.E., Brown M.E. Global Inventory Modeling and Mapping Studies. NA94apr15b.n11-VIg, 2.0, 04/15/1994. Global Land Cover Facility. University of Maryland. College Park. Maryland. 2004. http://staff.glcf.umd.edu/sns/branch/htdocs.sns/data/gimms/.
  23. Varlamova E.V., Solovyev V.S. Study of NDVI Variations in Tundra and Taiga Areas of Eastern Siberia (Yakutia) // Atmospheric and Oceanic Optics. 2015. Vol. 28. No. 1. P. 64–67.
  24. Varlamova E.V., Solovyev V.S. Research of spatio-temporal variations of vegetation phenological parameters in East Siberia. Climate and permafrost ecosystems: “C/H2O/energy balance and climate over the boreal and Arctic regions with special emphasis on Eastern Eurasia” // Proceedings of IXth International Symposium. Yakutsk. 1–4 November. 2016. Nagoya: Nagoya University Publishing House, 2016. P. 106.
  25. Zhao J., Zhang H., Zhang Z., Guo X., Li X., Chen C. Spatial and Temporal Changes in Vegetation Phenology at Middle and High Latitudes of the Northern Hemisphere over the Past Three Decades // Remote Sensing. 2015. No. 7. P. 10973–10995.